最新结型场效应管介绍
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形成反型层（N型）。∴在vGS ＝0时，就有感生 沟道，当V DS ＞0时，则有iD通过。
2.P
沟道耗尽型
sg
d
P
P
N
d g
s
予埋了导电沟道（负离子）
3.耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
耗尽型的N沟道MOS管VGS=0时就有导电沟道，加反向电 压才能夹断。
vDS=10V
0 VT
(3)计算公式 iDID(OvVG TS1)2
vGS
(vGSVT)
4.参数 见表4.1.1
P 沟道增强型
sg d d
P
P
N
g s
栅源端加负电压 漏源端加负电压
4.3.2 耗尽型MOSFET
1.N 沟道耗尽型
s
g
d
d
Neee N P
g s
予埋了导电沟道 （正离子），在P型衬底表面
4.1 结型 场效应管
3. 主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的VGS值 。
② 饱和漏极电流IDSS： VGS=0时对应的漏极电流。
③ 低频跨导gm： 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm
可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
gm
iD vG S
VDS
SG N
D iD
N
P
夹断后，即使VDS 继续增加，iD仍 呈恒流特性。
3.增强型N沟道MOS管的特性曲线
（1）输出特性曲线 iD
iD f(vDS)vG Sconst.
可变电阻区
恒流区
击穿区 VGS>0
0
V DS
3.增强型N沟道MOS管的特性曲线
(2)转移特性曲线
iD
iD f(vGS)vDSconst.
PP
G
VGS
N
S
4.1 结型 场效应管
综上分析可知
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因
此iG0，输入电阻很高。
• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。
(Metal-Oxide-semiconductor type Field Effect Transistor)
特点：输入电阻很高，最高可达到1015欧姆。
表面场效应器件
MOSFET
(IGFET) 绝缘栅型
增强型 耗尽型
N沟道
P沟道 N沟道 P沟道
Biblioteka Baidu
耗尽型是当vGS=0时，存在导电沟道，iD≠0. 增强型是当vGS=0时，不存在导电沟道， iD=0 。
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管:(MOS)
4.3.1 N汮道增强型MOSFET 1 结构和电路符号
s g d 金属铝
d g
N
N
P
P型硅衬底
两个N区
s
三个铝电极 栅极与漏极、源极无电接触。
SiO2绝缘层
2 工作原理 以N 沟道增强型为例
(1) VGS 改变感生沟道电阻以控制iD的大小。
VGS=0时
或
2ID gm
S(V 1SPvVG PS)（ V 当 PvGS0时
）
④ 输出电阻rd：
rd
vDS iD
VGS
4.1 结型 场效应管
3. 主要参数
⑤ 直流输入电阻RGS： 对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。
⑥ 最大漏源电压V(BR)DS
⑦ 最大栅源电压V(BR)GS
⑧ 最大漏极功耗PDM
iD
VGS VDS S GD
VGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起
来，VGS越大此 电阻越小。
N
N
P
（2）VDS改变iD
VGS VDS S GD
当VDS不太大 时，导电沟 道在两个N区 间是均匀的。
N
N 当VDS较大
时，靠近D
P
区的导电沟
道变窄。
VGS VDS
VDS增加，VGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
沟道电阻
ID基本不变
G P
越靠近漏端，PN 结反压越大
iD
VDS P
VGS
N
S
③ VGS和VDS同时作用时
当VP <VGS<0 时， 导电沟道更容易夹断，
D 对于同样的VDS ， iD的值 比VGS=0时的值要小。
VGS越小耗尽区越宽，沟道 越窄，电阻越大。iD 减小。
iD
VDS
在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VP
iD 0
S
vGS
栅源端加正电压 漏源端加负电压
VP
夹断电压
饱和漏极电流
IDSS
P沟道结型场效应管 输出特性曲线
夹断区
5V 4V 3V 恒流区
iD 0
v DS
2V
1V
可变电阻区
vGS=0V
予夹断曲线
结型场效应管的缺点：
1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在 某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
VGS VDS
S GD
iD=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于 两个反接的 PN结
VGS>0时
VGS VDS
S GD
VGS足够大时 （VGS>VT）感 应出足够多电子，
这里出现以电子 导电为主的N型 导电沟道。
N
N
感应出电子
P
VT称为阈值电或开启电压：在VDS 作用下开始导电的VGS 。
VDS>0时
3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现 较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
*4.2 砷化镓金属-半导体场效应管
（Metal-Smeiconductor Field-Effect Transistor)
MESFET 以N沟道为主
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管
MOSFET
小结（JFET管）
1.N沟道结型场效应管的特性曲线
转移特性曲线
iD
IDSS 饱和漏极电流
夹断电压 VP
vGS 0
N沟道结型场效应管的特性曲线 输出特性曲线
iD
予夹断曲线
vGS=0V
可变电阻区
恒流区
击-1穿V 区 -2V -3V
-4V
-5V
0
vDS
夹断区
2 P沟道结型场效应管 D
符号
G
转移特性曲线
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
4.1 结型 场效应管
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性 2. 转移特性
iD f(vDS)vG Sconst.
iD f(vGS)vDSconst. iDIDS (1S v V G P)S 2
(V PvG S0)
VP
# JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？
结型场效应管介绍
场效应管是一种利用电场效应来控制其 电流大小的半导体器件。
特点：输入电阻高、噪声低、热稳定性 能好、抗辐射能力强。
主要用于大规模和超大规模集成电路中。
单极型晶体管
常用于数字集成电路
当VDS增加到使VGD=VP 时， 在紧靠漏极处出现预夹断。
此时VDS 夹断区延长
D
2.P
沟道耗尽型
sg
d
P
P
N
d g
s
予埋了导电沟道（负离子）
3.耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
耗尽型的N沟道MOS管VGS=0时就有导电沟道，加反向电 压才能夹断。
vDS=10V
0 VT
(3)计算公式 iDID(OvVG TS1)2
vGS
(vGSVT)
4.参数 见表4.1.1
P 沟道增强型
sg d d
P
P
N
g s
栅源端加负电压 漏源端加负电压
4.3.2 耗尽型MOSFET
1.N 沟道耗尽型
s
g
d
d
Neee N P
g s
予埋了导电沟道 （正离子），在P型衬底表面
4.1 结型 场效应管
3. 主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的VGS值 。
② 饱和漏极电流IDSS： VGS=0时对应的漏极电流。
③ 低频跨导gm： 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm
可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
gm
iD vG S
VDS
SG N
D iD
N
P
夹断后，即使VDS 继续增加，iD仍 呈恒流特性。
3.增强型N沟道MOS管的特性曲线
（1）输出特性曲线 iD
iD f(vDS)vG Sconst.
可变电阻区
恒流区
击穿区 VGS>0
0
V DS
3.增强型N沟道MOS管的特性曲线
(2)转移特性曲线
iD
iD f(vGS)vDSconst.
PP
G
VGS
N
S
4.1 结型 场效应管
综上分析可知
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因
此iG0，输入电阻很高。
• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。
(Metal-Oxide-semiconductor type Field Effect Transistor)
特点：输入电阻很高，最高可达到1015欧姆。
表面场效应器件
MOSFET
(IGFET) 绝缘栅型
增强型 耗尽型
N沟道
P沟道 N沟道 P沟道
Biblioteka Baidu
耗尽型是当vGS=0时，存在导电沟道，iD≠0. 增强型是当vGS=0时，不存在导电沟道， iD=0 。
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管:(MOS)
4.3.1 N汮道增强型MOSFET 1 结构和电路符号
s g d 金属铝
d g
N
N
P
P型硅衬底
两个N区
s
三个铝电极 栅极与漏极、源极无电接触。
SiO2绝缘层
2 工作原理 以N 沟道增强型为例
(1) VGS 改变感生沟道电阻以控制iD的大小。
VGS=0时
或
2ID gm
S(V 1SPvVG PS)（ V 当 PvGS0时
）
④ 输出电阻rd：
rd
vDS iD
VGS
4.1 结型 场效应管
3. 主要参数
⑤ 直流输入电阻RGS： 对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。
⑥ 最大漏源电压V(BR)DS
⑦ 最大栅源电压V(BR)GS
⑧ 最大漏极功耗PDM
iD
VGS VDS S GD
VGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起
来，VGS越大此 电阻越小。
N
N
P
（2）VDS改变iD
VGS VDS S GD
当VDS不太大 时，导电沟 道在两个N区 间是均匀的。
N
N 当VDS较大
时，靠近D
P
区的导电沟
道变窄。
VGS VDS
VDS增加，VGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
沟道电阻
ID基本不变
G P
越靠近漏端，PN 结反压越大
iD
VDS P
VGS
N
S
③ VGS和VDS同时作用时
当VP <VGS<0 时， 导电沟道更容易夹断，
D 对于同样的VDS ， iD的值 比VGS=0时的值要小。
VGS越小耗尽区越宽，沟道 越窄，电阻越大。iD 减小。
iD
VDS
在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VP
iD 0
S
vGS
栅源端加正电压 漏源端加负电压
VP
夹断电压
饱和漏极电流
IDSS
P沟道结型场效应管 输出特性曲线
夹断区
5V 4V 3V 恒流区
iD 0
v DS
2V
1V
可变电阻区
vGS=0V
予夹断曲线
结型场效应管的缺点：
1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在 某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
VGS VDS
S GD
iD=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于 两个反接的 PN结
VGS>0时
VGS VDS
S GD
VGS足够大时 （VGS>VT）感 应出足够多电子，
这里出现以电子 导电为主的N型 导电沟道。
N
N
感应出电子
P
VT称为阈值电或开启电压：在VDS 作用下开始导电的VGS 。
VDS>0时
3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现 较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
*4.2 砷化镓金属-半导体场效应管
（Metal-Smeiconductor Field-Effect Transistor)
MESFET 以N沟道为主
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管
MOSFET
小结（JFET管）
1.N沟道结型场效应管的特性曲线
转移特性曲线
iD
IDSS 饱和漏极电流
夹断电压 VP
vGS 0
N沟道结型场效应管的特性曲线 输出特性曲线
iD
予夹断曲线
vGS=0V
可变电阻区
恒流区
击-1穿V 区 -2V -3V
-4V
-5V
0
vDS
夹断区
2 P沟道结型场效应管 D
符号
G
转移特性曲线
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
4.1 结型 场效应管
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1. 输出特性 2. 转移特性
iD f(vDS)vG Sconst.
iD f(vGS)vDSconst. iDIDS (1S v V G P)S 2
(V PvG S0)
VP
# JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？
结型场效应管介绍
场效应管是一种利用电场效应来控制其 电流大小的半导体器件。
特点：输入电阻高、噪声低、热稳定性 能好、抗辐射能力强。
主要用于大规模和超大规模集成电路中。
单极型晶体管
常用于数字集成电路
当VDS增加到使VGD=VP 时， 在紧靠漏极处出现预夹断。
此时VDS 夹断区延长
D