绝缘栅型场效应管之图解
结型场效应管和绝缘栅型场效应管
结型场效应管和绝缘栅型场效应管场效应管是一种电子元件，它可以通过控制输入信号的电压来调节输出信号的电流。
场效应管可以分为两种类型：结型场效应管和绝缘栅型场效应管。
结型场效应管（JFET）是一种基于PN结的半导体器件，它有一个p型或n型的半导体材料作为门极。
当没有外部电压时，JFET的通道是导通的，因为电子可以从源极流向漏极。
当有负偏压施加在门极上时，通道的电阻会增加，电流也会减少。
相反，当有正偏压施加在门极上时，通道的电阻会减小，电流也会增加。
这种调节电流的方式使得JFET可以用于放大、开关、调节电压等应用。
与JFET不同，绝缘栅型场效应管（MOSFET）的门极是由氧化物绝缘层隔离的金属栅极。
MOSFET可以分为两种类型：n沟道MOSFET （n-MOSFET）和p沟道MOSFET（p-MOSFET）。
n-MOSFET的沟道是由n 型半导体材料构成的，而p-MOSFET的沟道是由p型半导体材料构成的。
当没有外部电压时，MOSFET的通道是关闭的，因为绝缘层隔离了栅极和沟道。
当有正偏压施加在栅极上时，沟道下方的半导体材料会形成一个n型或p型区域，从而产生一个导电通道，电流会从源极流向漏极。
与JFET类似，当门极电压增加时，通道的电阻会减小，电流也会增加。
MOSFET具有比JFET更高的输入电阻和更低的噪声水平，因此在高频放大器和低噪声电路中广泛使用。
此外，MOSFET还可以用于数字电路中的开关和存储器单元。
总的来说，结型场效应管和绝缘栅型场效应管都是重要的半导体器件，它们在电子技术中具有广泛的应用。
随着科技的不断发展，这两种器件也在不断地改进和完善，为电子行业的发展提供了强有力的支持。
绝缘栅场效应管（IGFET）的基本知识
绝缘栅场效应管（IGFET）的基本知识绝缘栅场效应管(IGFET) 的基本知识1.增强型NMOS管s：Source 源极，d：Drain 漏极，g：Gate 栅极，B：Base 衬底，在P型衬底扩散上2个N 区，P型表⾯加S i O2绝缘层，在N 区加铝线引出电极。
2.增强型PMOS管在N型衬底上扩散上2个P 区，P型表⾯加S i O2绝缘层，在⼆个P 区加铝线引出电极。
PMOS与NMOS管的⼯作原理完全相同，只是电流和电压⽅向不同。
3.增强型NMOS管的⼯作原理正常⼯作时外加电源电压的配置：(1)V GS=0, V DS=0：漏源间是两个背靠背串联的PN结，所以d-s间不可能有电流流过，即i D≈0。
(2)当V GS＞0，V DS=0时：d-s之间便开始形成导电沟道。
开始形成导电沟道所需的最⼩电压称为开启电压V GS(th)(习惯上常表⽰为V T)。
沟道形成过程作如下解释：此时，在栅极与衬底之间产⽣⼀个垂直电场(⽅向为由栅极指向衬底)，它使漏-源之间的P型硅表⾯感应出电⼦层(反型层)使两个N 区沟通，形成N型导电沟道。
如果，此时再加上V DS电压，将会产⽣漏极电流i D。
当V GS＝0时没有导电沟道，⽽当V GS增强到＞V T时才形成沟道，所以称为增强型MOS 管。
并且V GS越⼤，感应电⼦层越厚，导电沟道越厚，等效沟道电阻越⼩，i D越⼤。
(3)当V GS>VT，V DS>0后，漏-源电压V DS产⽣横向电场：由于沟道电阻的存在，i D沿沟道⽅向所产⽣的电压降使沟道上的电场产⽣不均匀分布。
近s端电压差较⾼，为V GS；近d端电压差较低，为V GD＝V GS-V DS，所以沟道的形状呈楔形分布。
1)当V DS较⼩时：V DS对导电沟道的影响不⼤，沟道主要受V GS控制，所以V GS为定值时，沟道电阻保持不变，i D随V DS增加⽽线性增加。
此时，栅漏间的电压⼤于开启电压，沟道尚未夹断，。
场效应管
MOS管分为四种类型：N沟道耗尽型管、N沟道增强型管、P沟道耗尽型管和 P沟道增强型管。
MOS管的特点
输入阻抗高、栅源电压可正可负、耐高温、易 集成。
N沟道增强型绝缘栅场效应管 （1）结构与符号 增强型的特点
1. 工作原理
绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制“感应电荷”
的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的
一、结型场效应管(JFET)
1 结构与工作原理 （1）构成 结型场效应管又有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道结型场效应管的结构示意图
结型场效应管的符号
(a)N沟道管
(b) P沟道管
（2）工作原理 N· JFET的结构及符号
在同一块N型半导体上制作两 个高掺杂的P区，并将它们连 接在一起，引出的电极称为栅 极G，N型半导体的两端引出 两个电极，一个称为漏极D， 一个称为源极S。P区与N区交 界面形成耗尽层，漏极和源极 间的非耗尽层区域称为导电沟 道。
直流输入电阻 RGS ：其等于栅源电压与栅极电流之比，结型管的 RGS 大于10^7 欧，而MOS管的大于10^9欧。
二、交流参数
1. 低频跨导 gm 用以描述栅源之间的电压 UGS 对漏极电流 ID 的控 制作用。 ΔI D gm ΔU GS U DS 常数 单位：ID 毫安(mA)；UGS 伏(V)；gm 毫西门子(mS)
绝缘栅
B端为衬底，与源极短接在一起。
N沟道耗尽型MOS管的结构与符号
（2）N沟道的形成 N沟道的形成与外电场对N沟道的影响 控制原理分四种情况讨论：
① uGS 0时，来源于外电场UGS正极的正电荷使SiO2中原有的正电荷数目增加， 由于静电感应，N沟道中的电子随之作同等数量的增加，沟道变宽，沟道电阻减 小，漏电流成指数规律的增加。
mos管测量方法图解
mos管测量方法图解
mos管测量方法图解
场效应管英文缩写为FET.可分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOSFET），我们平常简称为MOS管。
而MOS管又可分为增强型和耗尽型而我们平常主板中常见使用的也就是增强型的MOS管。
下图为MOS管的标识
我们主板中常用的MOS管G D S三个引脚是固定的。
不管是N沟道还是P沟道都一样。
把芯片放正。
从左到右分别为G极D极S极！如下图：
用二极管档对MOS管的测量。
首先要短接三只引脚对管子进行放电。
1然后用红表笔接S极。
黑表笔接D极。
如果测得有500多的数值。
说明此管为N沟道。
2黑笔不动，用红笔去接触G极测得数值为1.
3红笔移回到S极，此时管子应该为导通。
4然后红笔测D极，而黑笔测S极。
应该测得数值为1.（这一步时要注意。
因为之前测量时给了G极2.5V万用表的电压，所以DS之间还是导通的，不过大概10几秒后才恢复正常。
建议进行这一步时再次短接三脚给管子放电先）
5然后红笔不动，黑笔去测G极，数值应该为1
到此我们可以判定此N沟道场管为正常。
绝缘栅场效应管
绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管（Insulated-GateField-EffectTransistor，IGFET）也称为绝缘介质场效应晶体管，是一种场效应晶体管，具有线性特征，它使用了加入了一个带有外部驱动器的可控场栅。
IGFET 包括金属氧化物场效应晶体管（MOSFET），极化金属氧化物场效应晶体管（PMOSFET）和准分立双极型（JFET）场效应晶体管。
这些晶体管的操作或依赖较小的电场，作出反应，它们是基于场栅的控制，而不是电流。
它们有很多优点，例如有很小的电场驱动和能耗，以及宽的通行范围和高的集电极电压利用率，它们也有很小的磁耦合和抗漏电能力（EMI）影响。
绝缘栅场效应管的工作原理绝缘栅场效应管（IGFET）是由一个晶体管和一个控制电极组成的，它在工作时受到一种较小的外加电场的作用，由控制电极控制，从而控制了晶体管的电流通过。
它有三个端口，栅极（G），源极（S）和漏极（D）。
当隔离场介电层（它在栅极和晶体管的源极/漏极之间）被电场作用激活，电流就会从源极进入漏极，即由此产生管的当量电路效果，从而实现将外加的小电场控制的输入信号转换为输出电流的功能。
绝缘栅场效应管的应用绝缘栅场效应管（IGFET）在许多电子电路中都有广泛的应用，其中最常见的是开关模式，用于将输入信号转换为输出相应的开关状态。
它们还可用于模拟应用，例如控制放大器，滤波器和电源管理等。
在微处理器和其他综合电路中，它们用作开关和驱动器。
此外，绝缘栅场效应管还可以用于制作高功率放大器，电动机驱动器和电源控制器等。
绝缘栅场效应管的发展绝缘栅场效应管（IGFET）被发明于1960年，它有着可充电量子井层结构，更高效率，更低漏电流等诸多优点，使其在微电子领域取得了巨大成功。
随着技术的进步，新型绝缘栅器件不仅可以提高集电极电压利用率，而且可以在更高的温度和频率范围内工作，因此可以将这类器件应用于更多的工程领域。
未来，绝缘栅场效应管将成为集成电路中更可靠、抗漏电、节能的控制元件。
绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(Insulated Gate Field Effect Transistor，IGFET)的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名。
又因为栅极为金属铝，故又称为MOS(Metal-Oxide-Semicondutor)管。
a. N沟道增强型MOS管结构示意图b. 符号(符号中的箭头表示从P区（衬底）指向N区（N沟道），虚线表示增强型。
)与结型场效应管相同，MOS管也有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种。
因此MOS管分为四种类型：N沟道增强型、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管和P沟道耗尽型管。
(凡栅-源电压U GS为零时漏极电流也为零的管子，均属于增强型管；凡栅-源电压U GS为零漏极电流部位零的管子均属于耗尽型管。
)一、N沟道增强型MOS管N沟道增强型MOS管结构和符号如上图所示，它一块低掺杂的P型硅片为衬底，利用扩散工艺制作两上高掺杂的N+ 区，并引出两个电极，分别为源极s和漏极d，半导体之上制作一层SiO2绝缘层，再在SiO2之上制作一层金属铝，引出电极，作为栅极g。
通常衬底与源极接在一起使用。
这样，栅极和衬底各相当于一个极板，中间是绝缘层，形成电容。
当栅-源电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。
1、工作原理①栅-源电压U GS的控制作用①当U GS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。
②当U DS=0且U GS＞0V时(由于SiO2的存在，栅极电流为零，但是栅极金属层将聚集正电荷)→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥(使之剩下不能移动的负离子区)→耗尽层。
③再增加U GS →纵向电场↑→耗尽层增宽→将P区少子电子聚集到P区表面(耗尽层与绝缘层之间) →形成一个N型薄层，称为反型层，整个反型层就构成漏-源之间的导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流i d。
MOS管(新)
为受控于VGS的可变电阻 11
(3) 放大区 产生夹断后，VDS增大，ID不变的区域，VDS VGS - VT
VDSID不变 处于饱和区的场效应管相当于一个压控电流源
在预夹断临界条件下VDS =VGS - VT 由此得到饱和区的V-I特性表达式：
iD K n (v G S V T )2 K n V T 2 (v V G T S 1 )2 ID O (v V G T S 1 )2
结反向，所以不存在导电
沟道。
(a) VGS =0， ID =0
VGS必须大于0
管子才能工作。
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4
（b） 0＜VGS＜ VT （ VT 称为开 启电压)
在Sio2介质中产生一个垂直于 导体表面的电场，排斥P区多 子空穴而吸引少子电子。 但 由于电场强度有限，吸引到 绝缘层的少子电子数量有限， 不足以形成沟道，将漏极和 源极沟通，所以不可能以形 成漏极电流ID。
这种在VGS =0时没有导电沟道，
依靠栅源电压的作用而形成感生
沟道的FET称为增强型FET
VGS >0g吸引电子反型层导电沟道
VGS 反型层变厚 VDS最新课件 ID
6
（2）漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用
（a）如果VGS＞VT且固定为某一值， VGD=VGS－VDS VDS为0或较小时，
2、夹断电压VP ：在VDS为一固定数值时，使 ID对应一微小电流 时的 |VGS | 值。（耗尽）
3、饱和漏极电流IDSS ：在VGS = 0时， VDS > |VP |时的漏 极电流。（耗尽）
4、极间电容 ：漏源电容CDS约为 0.1~1pF，栅源电容CGS和栅 漏极电容CGD约为1~3pF。
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《模拟电子技术》课件第4章场效应管及其基本放大电路
iD(mA)
vGS=7V vGS=5V
vGS=3V
vDS/V
N沟道增强型MOSFET
3） V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性
N沟道增强型MOSFET
iD f (vDS ) vGSconst.
① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形 成，iD＝0，为截止工作状态。 ② 可变电阻区
p+
p+p+ p+
沟道电阻增大。 3）当│vGS│↑到一定值时 ，
VGVGGG VGG
NN N
沟道夹断。
ss
s
当沟道夹断时，对应的栅源电压
vGS称为夹断电压VP 。
N沟道的JFET，VP <01。5
N沟道JFET工作原理
② vDS对iD的影响 （vGS =0）
1）当vDS=0时，iD=0。
2） vDS iD
短由线于表栅示极在未与加源适极当、栅漏压极前漏均极无与电源接极触之，间无故导称电绝沟缘道栅。极。
§4.1 场效应管
一、金属氧化物-半导体（MOS）场效应管 1.N沟道增强型MOSFET
1）结构（N沟道）L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W > L
3
2）工作原理
s 二氧化硅
§4.1 场效应管
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一
种电压控制器件，工作时，只有一种载流子参与导电，
因此它是单极型器件。
MOSFET 增强型
绝缘栅型场效应管 耗尽型
FET分类：
JFET
N沟道
结型场效应管 P沟道
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
MOSFET
1、电压控制器件，漏极电流 受栅源极电压控制。 2、只有一种载流子参与导电 3、栅极与沟道间是绝缘的
栅极绝缘，电流几乎为零，输入电阻很高， 称为绝缘型场效应管.
图1.MOSFET基本结构图
N沟道增强型场效应管的特性曲线
2、阈值电压VTh：反型载流子浓度与衬底中多数载流子相等时所需要的栅源电压
图2.ZnO纳米晶场 效应管结构
底部接触的ZnO纳米晶场效应管 栅介质：SiO2（200nm） 栅极G：Si衬底 源极S：Au（80nm） 漏极D：Ti(3nm) 沟道长度L：70μm 沟道宽度Z：4mm ZnO NC：90nm ALD-ZnO：5nm
Journal of Alloys and Compounds 804(2019)213-219
ALP ZnO 前-----------后
转移特性 漏极输出特性
载流子迁移率μ
4.610-6 cm2 / V s
1.410-4 cm2 / V s
阈值电压Vth 19v-4.8v
VGS Vth , ID 0
Vth
VDS
VGS
Vth , ID
C
W L
VGS
Vth VDS
VDS
VGS
Vth , ID
C
W 2L
VGS
Vth流子迁移率μ：载流子（电子或空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，反应漏源电 流对栅电压的敏感程度。单位为cm2/V·s
绝缘栅场效应晶体管工作原理及特性
绝缘栅场效应晶体管工作原理及特性场效应管(MOSFET)是一种外形与普通晶体管相似，但控制特性不同的半导体器件。
它的输入电阻可高达1015W，而且制造工艺简单，适用于制造大规模及超大规模集成电路。
场效应管也称为MOS管，按其结构不同，分为结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管两种类型。
在本文只简单介绍后一种场效应晶体管。
绝缘栅场效应晶体管按其结构不同，分为N沟道和P沟道两种。
每种又有增强型和耗尽型两类。
下面简单介绍它们的工作原理。
1、增强型绝缘栅场效应管2、图6-38是N沟道增强型绝缘栅场效应管示意图。
在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，称为漏极D和源极S如图6-38(a)所示。
然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏-源极间的绝缘层上再装一个铝电极，称为栅极G。
另外在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。
它的栅极与其他电极间是绝缘的。
图6-38(b)所示是它的符号。
其箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。
图6-38 N沟道增强型场效应管场效应管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数场效应管在出厂前已联结好)。
从图6-39(a)可以看出，漏极D和源极S之间被P型存底隔开，则漏极D和源极S之间是两个背靠背的PN结。
当栅-源电压UGS=0时，即使加上漏-源电压UDS，而且不论UDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流ID≈0。
若在栅-源极间加上正向电压，即UGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场，这个电场能排斥空穴而吸引电子，因而使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层，同时P衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。
当UGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现，如图6-39(b)所示。
绝缘栅型场效应管
场效应管是一种利用电场效应来控制电流的半导体器件。 其作用有放大、开关、可变电阻。
特点：输入电阻很大；便于集成
分类：结型（N沟道、P沟道） 绝缘栅型 增强型（N沟道、P沟道） 耗尽型（N沟道、P沟道）
2
1.1 基本结构和工作原理
1. 基本结构
N沟道增强型
导电 沟道
源极 栅极 漏极
ID
转移特性曲线
夹断电压
UGS
Uoff 0
13
不论栅—源电压正、负或0都能控制漏极 电流，但一般工作在负栅—源电压状态
ID
输出特性曲线
UGS>0
UGS=0
UGS<0
0
U DS
14
P沟道绝缘栅场效应管的工作原理和特性 与N沟道场效应管完全相同，两者只是在工 作时所加电压的极性不同，当然，产生电流 的方向也不同。
漏源极电压U DS的关系曲线
Ⅰ区：UDS较小时
可变电阻区 Ⅰ
Ⅱ 恒流区
I相D随当U于DS的一增个加可而变增电加阻，ID
Ⅱ区：UDS较大时
I化D只，随UGUSG一S的定变时化，而相变 当于一个压控恒流源
0
UGS=5V UGS=4V UGS=3V
U DS
12
❖耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
反向电耗压尽才型能的夹M断OS。管UGS=0时就有导电沟道，加
S GD
UGS较小时， 导电沟道相当 于电阻将D-S 连接起来， U阻G越S越小大。此电
N
N
P
10
1.2 增强型N沟道MOS管的特性曲线
1. 转移特性
当压漏UG源S的间关电系压曲U线DS。保持一定值时，漏极电流ID与栅源极电
n沟道耗尽型绝缘栅场效应管
n沟道耗尽型绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管，听起来是不是很高大上呢？其实这玩意儿就是一种电子元件，也叫MOSFET，主要是用来放大电信号或控制电流的。
它的作用就像是我们生活中的守门员，可以决定谁能进谁不能进，是不是很贴切？1. 首先，我们来解释一下什么是“n沟道耗尽型绝缘栅场效应管”。
n沟道其实是指这个管子里面有n型的电荷载流子，这样可以让电流在管子里面畅通无阻。
而“耗尽型”就是说，当没有外加电压时，管子里的电子就被耗尽了，不会产生电流。
而绝缘栅就是管子外面的一层绝缘材料，可以控制电流的流动。
它就像是管子的门卫，可以决定谁能进来谁不能进来。
1.1 不知道大家有没有听说过“门庭若市”这个成语？就是说这个地方来往的人很多，就像绝缘栅场效应管管里的电流一样，热闹非凡！所以说，绝缘栅场效应管就是电子世界里的“门庭若市”哦。
1.2 有的时候，我们可能会碰到一些问题，比如管子里的电流太大了怎么办？这时候，我们就要靠绝缘栅来控制了。
就像我们生活中有一句俗语叫做“控制在一定范围之内”，就是要避免电流超标造成危险。
2. 接下来，我们来说说绝缘栅场效应管的优点。
首先，它的体积小巧，可以在电子设备中占据很小的空间，非常适合集成电路的应用。
其次，它的功耗低，效率高，不会像一些其他元件那样浪费电能。
再次，它的响应速度快，可以快速响应信号变化，非常适合高频信号处理。
2.1 有的时候，我们要用到一些高频信号，比如手机、电视等设备，这时候绝缘栅场效应管就能大显身手了！它就像是电子设备的“神灯”，可以让我们的生活更加方便快捷。
2.2 而且，绝缘栅场效应管还可以根据不同的需求来设计不同的型号，比如n沟道、p沟道等，可以满足不同的电路设计需求。
就像我们生活中有句俗语说的好：“百花齐放，百家争鸣”，每种型号都有自己的特点和用途。
3. 最后，总结一下绝缘栅场效应管的重要性。
它是现代电子领域中不可或缺的元件，可以说是电子世界里的“明星产品”。
绝缘栅极型场效应管
《认识一下绝缘栅极型场效应管》嘿，朋友们！今天咱来聊聊这个有点神秘的绝缘栅极型场效应管。
这名字听起来是不是有点高大上？别担心，其实它没那么难理解。
咱先说说这绝缘栅极型场效应管是啥玩意儿。
它呀，就像是电子世界里的一个小魔法师。
可以控制电流的大小，就像我们控制水龙头的水流一样。
想让电流大一点，它就开大一点；想让电流小一点，它就关小一点。
厉害吧？这绝缘栅极型场效应管长得也挺有特点。
小小的一个，看起来不起眼，但是里面可藏着不少奥秘呢。
它有三个极，就像一个小三角。
这三个极分别是栅极、源极和漏极。
每个极都有自己的作用，就像一个团队里的不同成员，共同合作完成任务。
栅极就像是这个小魔法师的指挥棒。
通过控制栅极的电压，就可以控制场效应管的导通和截止。
源极和漏极呢，就像是水流的入口和出口。
电流从源极流进来，经过场效应管的控制，再从漏极流出去。
那这绝缘栅极型场效应管有啥用呢？用处可大了！在电子电路中，它可以用来放大信号、开关电路、稳压电源等等。
比如说，我们的手机、电脑里就有很多绝缘栅极型场效应管。
它们默默地工作着，让我们的电子产品能够正常运行。
想象一下，如果没有绝缘栅极型场效应管，我们的生活将会变成什么样呢？手机可能没法正常打电话、上网了，电脑可能也开不了机了。
那可真是太糟糕了。
学习绝缘栅极型场效应管也很有意思哦。
可以找一些电子电路的书来看，或者上网找些教程。
也可以自己动手做一些小实验，比如用场效应管做一个简单的放大器或者开关电路。
这样可以更好地理解它的工作原理。
总之呢，绝缘栅极型场效应管虽然看起来有点神秘，但其实它很有趣，也很有用。
让我们一起认识它，学习它，让它为我们的生活带来更多的便利吧。
绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管在结型场效应管中，栅极和沟道间的PN结是反向偏置的，所以输入电阻很大。
但PN结反偏时总会有一些反向电流存在，这就限制了输入电阻的进一步提高。
如果在栅极与沟道间用一绝缘层隔开，便制成了绝缘栅型场效应管，其输入电阻可提高到。
根据绝缘层所用材料之不同，绝缘栅场效应管有多种类型，目前应用最广泛的一种是以二氧化硅（SiO2）为绝缘层的金属一氧化物一半导体（Meial-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称MOS场效应管（MOSFET）。
它也有N沟道和P 沟道两类，每类按结构不同又分为增强型和耗尽型。
一、增强型MOS管1．结构与符号图Z0125是N沟道增强型MOS管的结构示意图和符号。
它是在一块P型硅衬底上，扩散两个高浓度掺杂的N+区，在两个N+区之间的硅表面上制作一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，然后在SiO2和两个N型区表面上分别引出三个电极，称为源极s、栅极g和漏极d。
在其图形符号中，箭头表示漏极电流的实际方向。
2．工作原理绝缘栅场效应管的导电机理是，利用U GS控制"感应电荷"的多少来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流I D。
若U G S＝0时，源、漏之间不存在导电沟道的为增强型MOS管，U GS＝0 时，漏、源之间存在导电沟道的为耗尽型MOS管。
图Z0125中衬底为P型半导体，在它的上面是一层SiO2薄膜、在SiO2薄膜上盖一层金属铝，如果在金属铝层和半导体之间加电压U GS，则金属铝与半导体之间产生一个垂直于半导体表面的电场，在这一电场作用下，P型硅表面的多数载流子-空穴受到排斥，使硅片表面产生一层缺乏载流子的薄层。
同时在电场作用下，P型半导体中的少数载流子-电子被吸引到半导体的表面，并被空穴所俘获而形成负离子，组成不可移动的空间电荷层（称耗尽层又叫受主离子层）。
U G S愈大，电场排斥硅表面层中的空穴愈多，则耗尽层愈宽，且U GS愈大，电场愈强；当U GS增大到某一栅源电压值V T（叫临界电压或开启电压）时，则电场在排斥半导体表面层的多数载流子-空穴形成耗尽层之后，就会吸引少数载流子-电子，继而在表面层内形成电子的积累，从而使原来为空穴占多数的P型半导体表面形成了N型薄层。
MOS管(新)分析
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例.如图，设VT=1V, Kn=500μA/V2 , VDD=5V, -VSS=-5V, Rd=10K,
R=0.5K, Id=0.5mA 。若流过Rg1, Rg2的电流是ID的1/10，试确定
Rg1, Rg2的值。
VDD
解.作出直流通路，并设MOS工作在饱和 区，则由：
2
Rg 2 200
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS V
>20 >20 >20 >12
VRGS V
>20 >20 >20 >25 -25
VP
gm
V mA/ V
-4
≥2
-4
≥3
-5.5 ≥8
-4
≥2
fM MHz 300
90
1000
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
工作于可变电阻区的ID： ID 2Kn (VGS VT )vDS
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5.2 MOSFET放大电路 5.2.2 带源极电阻的NMOS共源极放大电路 （1） 直流通路
VGS VG VS
Rg1
Rg 2
Rg1 Rg 2
(VDD
VSS
)
VSS
(IDR
VSS
由V-I特性估算 gm
gm
diD dvGS
vDS
[Kn (vGS VT )2 ]
vGS
vDS
2Kn (vGS
VT )
因为 iD Kn (vGS VT )2
绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管（InsulatedGateField-EffectTransistor，简称IGFET）是一种半导体开关元件，它可以在电路中扮演十分重要的角色。
这种元件的原理是：当在一个特定的绝缘栅上施加一个电压，就可以产生一个电场，从而改变半导体材料的电导率，即“场效应”。
IGFET的最大优点是：可使用低电压穿透半导体，它在很多应用中占据十分重要的地位；IGFET也可以在电路中接收低电压输入信号，并通过绝缘栅将多种电压级别的输出信号传输到其它的电路，以达到增强电路的复杂性的目的。
IGFET的基本结构是由外壳、内护、半导体材料三部分组成，其中半导体材料在绝缘栅上面施加电压可以产生电场，从而改变半导体材料的电导率。
绝缘栅是IGFET的一个重要部分，它是一种可以容纳空气、水或半导体（如硅、砷化镓、碲化镓）的透明网格，直接将电场作用于半导体材料上，产生改变半导体材料电导率的效果。
IGFET 的另一个重要部分是控制电压，控制电压的功能是控制绝缘栅上的电场的大小，从而改变材料的电导率，从而实现IGFET的打开和关闭状态。
由于IGFET的器件结构简单，以及其外护的简单性，因此其体积小，质量轻，生产成本低，而且激活和关闭时间短。
因此，IGFET在电子设备、自动控制、模拟电子、汽车电子、交换机、电源供应器等领域得到了广泛应用。
此外，IGFET还在通信、放大、检测、测量等领域被广泛应用，其中最重要的功能之一是它可以替代电感或电容。
IGFET在某些特殊的环境中能够提供更高的性能，由此也使它成为许多高科技应用的首选元件。
IGFET可以通过使用低电压的电路来防止意外的结构损坏，而且可以有效的利用能量，进行更有效的处理，从而节省计算机的能耗。
此外，IGFET的可靠性非常高，而且IGFET能提供高可靠性，这使得它尤其适合在可靠性要求高的系统中使用，如航空宇航，医疗和电力系统等，这是它与其他类型的半导体元件的一个重要优势。
(完整word版)MOS管概述
基本电子电路系列——MOS管MOS管学名是场效应管，是金属-氧化物-半导体型场效应管，英文：MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor），属于绝缘栅型。
本文就结构构造、特点、实用电路等几个方面用工程师的话简单描述。
其结构示意图：解释1：沟道上面图中，下边的p型中间一个窄长条就是沟道，使得左右两块P型极连在一起，因此mos管导通后是电阻特性，因此它的一个重要参数就是导通电阻，选用mos管必须清楚这个参数是否符合需求。
解释2：n型上图表示的是p型mos管，读者可以依据此图理解n型的，都是反过来即可。
因此，不难理解，n型的如图在栅极加正压会导致导通，而p型的相反。
解释3：增强型相对于耗尽型，增强型是通过“加厚”导电沟道的厚度来导通，如图。
栅极电压越低，则p型源、漏极的正离子就越靠近中间，n衬底的负离子就越远离栅极，栅极电压达到一个值，叫阀值或坎压时，由p型游离出来的正离子连在一起，形成通道，就是图示效果。
因此，容易理解，栅极电压必须低到一定程度才能导通，电压越低，通道越厚，导通电阻越小。
由于电场的强度与距离平方成正比，因此，电场强到一定程度之后，电压下降引起的沟道加厚就不明显了，也是因为n型负离子的“退让”是越来越难的。
耗尽型的是事先做出一个导通层，用栅极来加厚或者减薄来控制源漏的导通。
但这种管子一般不生产，在市面基本见不到。
所以，大家平时说mos管，就默认是增强型的。
解释4：左右对称图示左右是对称的，难免会有人问怎么区分源极和漏极呢？其实原理上，源极和漏极确实是对称的，是不区分的。
但在实际应用中，厂家一般在源极和漏极之间连接一个二极管，起保护作用，正是这个二极管决定了源极和漏极，这样，封装也就固定了，便于实用。
我的老师年轻时用过不带二极管的mos管。
非常容易被静电击穿，平时要放在铁质罐子里，它的源极和漏极就是随便接。
解释5：金属氧化物膜图中有指示，这个膜是绝缘的，用来电气隔离，使得栅极只能形成电场，不能通过直流电，因此是用电压控制的。
绝缘栅型场效应管
4.3 场效应管 放大电路
一、FET的直流偏置及静态分析 的直流偏置及静态分析
1. 直流偏置电路 （2）解析法 ） 已知V 已知 P ，由
VGS = VG − VS =
VDS = VDD
Rg2
Rg1 + Rg2 - ID (Rd + R )
VDD − I D R
v GS 2 i D = I DSS (1 − ) VP
（3）输入电阻 ）
Ri ≈ Rg3 + ( Rg1 // Rg2 )
4.3 场效应管 放大电路
（4）输出电阻
ɺ ɺ ɺ I T = I R − gmVgs
ɺ VT ɺ − gmVgs = R
ɺ ɺ Vgs = − VT
Ro的电路图 求Ro的电路图
所以
ɺ VT 1 1 Ro = ɺ = = R // 1 IT gm + gm R
2. 静态工作点的确定 (a)自偏压 自偏压 （1）图解法 ） 画出N 画出N沟道场效应管的转移 特性，对于自偏压方式， 特性，对于自偏压方式，栅源回 路直流负载线方程为 vGS = - iDR 在转移特性坐标上画出该负载线 方程如图所示。分别求出JFET的工作 方程如图所示。分别求出 的工作 点为Q 耗尽型MOSFET的工作点 点为 1点，耗尽型 的工作点 而与增强型MOSFET转移特 为Q2点，而与增强型 转移特 性则无交点。 性则无交点。
4.3 场效应管 放大电路
4.3 场效应管放大电路
直流偏置电路 静态工作点
一、FET的直流偏置及静态分析 的直流偏置及静态分析
二、FET放大电路的小信号模型分析法 放大电路的小信号模型分析法
FET小信号模型 小信号模型 动态指标分析 三种基本放大电路的性能比较
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绝缘栅型场效应管之图解
绝缘栅型场效应管之图解
绝缘栅型场效应管是一种利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝缘的，其电阻大于1000000000Ω。
增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道，在VDS作用下无iD。
耗尽型：VGS=0时，漏源之间有导电沟道，在VDS作用下iD。
1. 结构和符号（以N沟道增强型为例）
在一块浓度较低的P型硅上扩散两个浓度较高的N型区作为漏极和源极，半导体表面覆盖二氧化硅绝缘层并引出一个电极作为栅极。
N沟道绝缘栅型场效应管结构动画
其他MOS管符号
2. 工作原理（以N沟道增强型为例）
(1) VGS=0时，不管VDS极性如何，其中总有一
个PN结反偏，所以不存在导电沟道。
VGS =0， ID =0
VGS必须大于0
管子才能工作。
(2) VGS>0时，在Sio2介质中产生一个垂直于半导体表面的电场，排斥P区多子空穴而吸引少子电子。
当VGS达到一定值时P区表面将形成反型层把两侧的N 区沟通，形成导电沟道。
VGS >0→g吸引电子→反型层→导电沟道
VGS↑→反型层变厚→ VDS ↑→ID↑
(3) VGS≥VT时而VDS较小时：
VDS↑→ID ↑
VT：开启电压，在VDS作用下开始导电时的VGS°
VT = VGS —VDS
3. 特性曲线（以N沟道增强型为例）
场效应管的转移特性曲线动画
4.其它类型MOS管
（1）N沟道耗尽型：制造时在栅极绝缘层中掺有大量的正离子，所以即使在VGS=0时，由于正离子的作用，两个N区之间存在导电沟道（类似结型场效应管）。
其它类型MOS管
（2）P沟道增强型：VGS = 0时，ID = 0开启电压小于零，所以只有当VGS < 0时管子才能工作。
（3）P沟道耗尽型：制造时在栅极绝缘层中掺有大量的负离子，所以即使在VGS=0 时，由于负离子的作用，两个P区之间存在导电沟道（类似结型场效应管）。
5. 场效应管的主要参数
(1) 开启电压VT ：在VDS为一固定数值时，能产生ID所需要的最小 |VGS | 值。
（增强）
(2) 夹断电压VP ：在VDS为一固定数值时，使 ID对应一微小电流时的 |VGS | 值。
（耗尽）
(3) 饱和漏极电流IDSS ：在VGS = 0时，管子发生预夹断时的漏极电流。
（耗尽）
(4) 极间电容：漏源电容CDS约为 0.1～1pF，栅源电容CGS和栅漏极电容CGD约为1～3pF。
(5) 低频跨导 gm ：表示VGS对iD的控制作用。
在转移特性曲线上，gm 是曲线在某点上的斜率，也可由iD的表达式求导得出，单位为 S 或 mS。
(6) 最大漏极电流 IDM
(7) 最大漏极耗散功率 PDM
(8) 漏源击穿电压 V(BR)DS 栅源击穿电压 V(BR)GS。