电子线性电路第3章场效应管

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3-1 MOS场效应管(北邮)

在vDS由零增大时，S源区(N+ 区）的多数载流子(自由电子)漂移过导电沟道,
流向D漏区，形成电流 iD 。
vDS>0使栅、漏极间电压vGD=( vGS-vDS )＜vGS，使得导电沟道靠近漏极D
一侧吸引的电子少于源极S一侧。使导电沟道呈楔型状。
在导电沟道处于贯通的情况下，漏极电流 iD 与漏源电压vDS 呈二次函数关系。
夹断点向S源区方向移动。沟道长度有所缩短，源S、漏D间的耗尽区有所增长。
在vDS的作用下，自由电子由源区沿沟道向漏区方向运动，到达耗尽层夹断区，被耗尽层内电场作用继续向漏区方向漂移，形成漏极电流iD 。
预夹断后再增加vDS ，vDS主要降在夹断沟道的、呈高电阻的耗尽层部分，在剩余的沟道部分上的电场强度增加不多，因而，当vDS增大时，电流 iD 基本不变，略有增加。此状态对应输出特性曲线的饱和区。
vGS=定值(较小)
vDS
vDS
vGS
iD
S N＋
G
D
N＋
P型衬底
12
(2) 可变电阻区
iD
可
（近似线形区）、(三极管区)
变电
阻
导电沟道形成、楔形、预夹断前。区
饱和区
vGS=定值
(较大) 击穿区
vGS＞Vth , vGD＞Vth , vDS＜vGS-Vth
0
iD
=
kp 2
W L
[2(vGS
源极S 栅极G
漏极 D
铝
SiO2绝缘层
t 厚度 ox
耗尽层
N+
L
P 型衬底
衬底
N+
沟 W宽道度
B 衬底极
沟道长度

场效应管放大电路

这种偏置电路的特点是：栅极直流偏压直接由电源UGG经电阻Rg供给，因为3DO1是耗尽型MOS管，故 UGS = - UGG。由于场效应管输入电阻很大，所以 Ig = 0 。栅偏压是由固定的外加电源供给的，故称为固定偏置电路。此电路是共源极放大电路。
⑵ 自给栅偏压偏置电路
这种偏置电路的特点是：在源极上接一个电阻RS，外加电压UDD产生的ID就会在RS 上产生压降URS ，由于Ig = 0，所以可以得：UGS = - URS = - ID RS 。这种电路栅偏压是由漏极电流流过源极电阻产生的，故称为自给偏压电路。增强型MOS管不采用此种这种方式。
（mA） ID UGS = 0 V
6
击穿区
rN小
可变电阻区
5
4 3 2
UGS = -1V 放大区 UGS = -2V UGS = -3V UGS = -4V
4 8 12 16 20 24
rN大
1 0
截止区
BUDSS
UDS（V）
⑶ 截止区当|UGS|≥|UP|时，导电沟道完全夹断，电阻rn最大，漏极电流 ID = 0，管子截止。
id
T2 T1 Id0
T3
Q0
ugso
ugs
从图可以看出当 UGS选在零工作点，则温度变化时，漏极电流 ID 不变。T1，T2，T3为不同的温度曲线。
4. 场效应管结构对称，应用灵活，方便。有时漏极和源极可以互换使用，但是当衬底与源极相连在一起是不能互换使用的。
5. 场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。 6. 由于MOS场效应管输入电阻高达10¹² KΩ，故受外界静电场感应产生的电荷不容易泄露，会在栅极上产生很高的电场强度会引起 SiO2绝缘层击穿损坏管子。焊接时，应将电烙铁外壳可靠接地。 7. 由于场效应管的跨导小，组成放大电路时，在相同负载电阻的情况下，其电压放大倍数比三极管放大电路低。

场效应管工作原理

场效应管工作原理场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种半导体器件，它是一种三端管，由栅极、漏极和源极组成。

场效应管是现代电子器件中使用最为广泛的一种，它具有高输入阻抗、低输出阻抗、功耗小、体积小等优点，因此在电子设备中有着广泛的应用。

那么，场效应管是如何工作的呢？接下来，我们将从场效应管的工作原理、结构特点和应用领域等方面进行介绍。

首先，让我们来了解一下场效应管的工作原理。

场效应管主要由栅极、漏极和源极三个电极组成。

当在栅极和源极之间加上一定的电压时，栅极和源极之间形成一个电场，这个电场的强弱可以通过控制栅极电压的大小来调节。

当栅极电压增大时，电场强度增大，使得漏极和源极之间的导电能力增强，从而控制了漏极和源极之间的电流。

因此，场效应管是一种电压控制型的器件，其工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。

其次，场效应管的结构特点也是其工作原理的重要体现。

场效应管的栅极与漏极、源极之间的绝缘层是一种极薄的氧化层，这使得场效应管具有了非常高的输入电阻。

另外，场效应管的漏极和源极之间没有PN结，因此不存在二极管的导通压降问题，漏极和源极之间的电流可以被精确地控制。

这些结构特点使得场效应管具有了高输入阻抗、低输出阻抗、功耗小等优点，适合用于各种需要高频率、高速度、低功耗的场合。

最后，让我们来了解一下场效应管的应用领域。

场效应管由于其高频率、高速度、低功耗等特点，在数字电路、模拟电路、功率放大器、射频放大器等方面有着广泛的应用。

在数字电路中，场效应管可以用作开关，实现逻辑门电路的功能；在模拟电路中，场效应管可以用作放大器，实现信号的放大和处理；在功率放大器和射频放大器中，场效应管可以实现功率放大和频率放大。

此外，场效应管还被广泛应用于集成电路中，成为集成电路中不可或缺的一部分。

综上所述，场效应管是一种电压控制型的半导体器件，其工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。

场效应管

特点:(1)当vGS 为定值
D (mA) 可变电阻区
i
uGS= 0V uGS = -1V uGS = -2V uGS= -3V
u
DS
时,iD 是 vDS 的线性函数，
管子的漏源间呈现为线
性电阻，且其阻值受 vGS
控制。（2）管压降vDS 很小。
沟道未夹断
用途：做压控线性电阻和无触点的、闭合状态
的电子开关。
gm
VDS
2、极间电容： Cgs和Cgd约为1~3pF，和 Cds约为
0.1~1pF。高频应用时，应考虑极间电容的影响。
vDS 3、输出电阻rd：rd iD
三、极限参数
VGS
1、最大漏极电流IDM：管子正常工作时漏极电流的上限值。
2、最大耗散功率 PDM ：决定于管子允许的温升。
3、当vGD< VGS(off)时，vGS对iD的控制作用
当vGD = vGS - vDS <VGS(off) 时，即vDS > vGS VGS(off) > 0，导电沟道夹断， iD 不随vDS 变化；但vGS 越小，即|vGS| 越大，沟道电阻越大，对同样的vDS ， iD 的值越小。所以，此时可以通过改变
③ 场效应管的输入电阻远大于晶体管的输入电
阻，其温度稳定性好、抗辐射能力强、噪声系数小，
但易受静电影响。
④ 场效应管的漏极和源极可以互换，而互换后特性变化不大；晶体管的集电极和发射极互换后特性相差很大，只有在特殊情况下才互换使用。但要注意的是，场效应管的某些产品在出厂时，已将衬底和源极连接在一起，此时，漏极和源极不可以互换使用。
JFET 结型
9.2 结型场效应管
一、结型场效应管的结构

成都理工大学数字电子基础第三章TTL和CMOS电路

电源VCC（+5V）
外形
地GND
管脚
74LS00内含4个2输入与非门， 74LS20内含2个4输入与非门。
2.或非门
有1出0，全0出1
T2与T2'形成或逻辑关系 ABA为为、高高B都电电为平平低时时电，，
T通输 T通输平同截22、 ′，出，出时止时、T截，TYTY，T544为为5同截截止TT同42低低时止止、导，时电电导，，T通T导25平平′，。。
vo
t pd 2 (t pdLH t pdHL )
原因
结电容（D和T）的存在 o
分布电容的影响
50% t
tpdHL
50% t tpdLH
§3.5.5 其他类型的TTL门电路
一. 其他逻辑功能的门电路
1. 与非门
Y (A B)
输入端改成多发射极三极管
TTL集成门电路的封装：
双列直插式
如：TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00 )
相当于断开的开关，vO≈vDD.
当vI>VGS(th)且vI继续升高时，MOS管工作在可变电阻区。MOS管导通内阻RON很小，D-S间相当于闭合
的开关,vO≈0。
四、MOS管的四种基本类型
D
D
G
S N沟道增强型
G
S N 沟道耗尽型
D
G S
P 沟道增强型
D
G S
P 沟道耗尽型
在数字电路中，多采用增强型。
一、TTL反相器的电路结构和工作原理
输入级倒相级输出级
称为推拉式电路或图腾柱输出电路
二、电压传输特性
1.3V 0.6V

场效应管的工作原理

场效应管的工作原理首先，让我们来了解一下场效应管的基本结构。

场效应管由栅极、漏极和源极三个主要部分组成。

其中，栅极位于介质层上，通过栅极与源极之间的电场来控制漏极和源极之间的电流。

漏极和源极则位于半导体材料中，通过控制栅极电场的变化来调节漏极和源极之间的电流。

这种结构使得场效应管具有了高输入电阻、低噪声、低功耗等优点，适用于各种电路设计需求。

其次，让我们来了解一下场效应管的工作原理。

场效应管的工作原理主要是通过控制栅极电场来改变漏极和源极之间的电流。

当栅极施加了一定的电压时，栅极和源极之间形成了电场，这个电场会影响半导体中的载流子分布，从而改变了漏极和源极之间的电流。

当栅极电压为正时，电场会吸引负载流子，使得漏极和源极之间的电流增大；当栅极电压为负时，电场会排斥负载流子，使得漏极和源极之间的电流减小。

通过调节栅极电压的大小，可以实现对漏极和源极之间电流的精确控制，从而实现信号放大、开关控制等功能。

此外，场效应管还具有许多特性，例如高输入电阻、低噪声、低功耗、频率响应快等。

这些特性使得场效应管在各种电子设备中得到了广泛的应用，包括放大器、开关、振荡器、滤波器等。

同时，场效应管还具有很好的温度稳定性和可靠性，能够在各种环境条件下正常工作。

综上所述，场效应管是一种基于电场调控的半导体器件，具有许多优良的特性，被广泛应用于各种电子设备中。

通过控制栅极电场来改变漏极和源极之间的电流，实现了信号放大、开关控制等功能。

它的特性包括高输入电阻、低噪声、低功耗、频率响应快等，使得它在电子领域中具有重要的地位。

希望本文对场效应管的工作原理有所帮助，让读者对这一领域有更深入的了解。

场效应管实验报告

场效应管实验报告场效应管实验报告引言：场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子电路中。

本实验旨在通过实际操作，深入了解场效应管的性质和特点，以及其在电路中的应用。

一、实验目的通过实验，掌握场效应管的基本原理和工作特性，了解其在放大电路中的应用。

二、实验原理场效应管由栅极、漏极和源极三个电极组成。

栅极与源极之间的电压可以控制漏极与源极之间的电流，从而实现对电路的放大和控制。

根据栅极结构的不同，场效应管可以分为金属-氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET）和结型场效应管（Junction Field Effect Transistor，简称JFET）两种。

三、实验器材和仪器1. 场效应管（MOSFET或JFET）2. 直流电源3. 变阻器4. 示波器5. 电阻、电容等元件四、实验步骤及结果分析1. 实验一：静态特性测量通过调节直流电源的电压，测量并记录场效应管在不同栅极电压下的漏极电流。

根据测量数据，绘制栅极电压与漏极电流之间的关系曲线。

分析曲线的特点，了解场效应管的工作状态和特性。

2. 实验二：动态特性测量将场效应管作为放大器的关键元件，通过接入变阻器、电容等元件，构建放大电路。

调节输入信号的幅值和频率，测量并记录输出信号的波形和幅度。

通过对比输入输出信号，分析场效应管的放大特性和频率响应。

3. 实验三：稳定性和可靠性测试在实验二的基础上，通过调节电源电压和工作温度，测试场效应管在不同工作条件下的稳定性和可靠性。

观察输出信号的变化情况，分析场效应管的工作范围和极限。

五、实验结论1. 场效应管的静态特性曲线呈现出明显的非线性特点，通过调节栅极电压可以实现对漏极电流的控制。

2. 场效应管作为放大器的关键元件，能够实现输入信号的放大，并具有一定的频率响应。

集成电路科学与工程导论第三章集成电路晶体管器件

发展趋势-摩尔定律
「按比例缩小定律」（英文：Scaling down）“比例缩小”是指，在电场强度和电流密度保持不变的前提下，如果MOS-FET的面积和电压缩小到 1/2，那么晶体管的延迟时间将缩短为原来的1/2，功耗降低为原来的1/2。晶体管的面积一般为栅长(L)乘以栅宽(W)，即尺寸缩小为原来的0.7倍：
仅变得越来越小，在器件结构和材料体系上也经过了多次重大变革
集成电路器件发展趋势
国际半导体技术蓝图（International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS）
目录
一．晶体管器件概述二．金属-氧化物-半导体场效应晶
体管技术三．绝缘体上晶体管技术四．三维晶体管技术五．其他类型晶体管器件
环栅场效应晶体管
「环栅场效应晶体管」（英文：GAAFET）技术的特点是实现了栅极对沟道的四面包裹，源极和漏极不再和基底接触，而是利用线状或者片状（平板状）的多个源极和漏极垂直于栅极横向放置，实现MOSFET 的基本结构和功能
栅极G
栅极G
硅
硅 (a)
纳米线
硅 (b)
纳米片
平面型垂直型
互补场效应管
栅极G
n+
e-
n+
p-衬底 (a)
栅极G
n+
e-
n+
氧化物埋层（BOX）
p-衬底 (b)
优势：氧化物埋层降低了源极和漏极之间的寄生电容，大幅降低了会影响器件性能的漏电流；具有背面偏置能力和极好的晶体管匹配特性，没有闩锁效应，对外部辐射不敏感，还具有非常高的晶体管本征工作速度等；
挑战：存在一定的负面浮体效应；二氧化硅的热传导率远远低于硅的热传导率使它成为一个天然“热障” ，引起自加热效应；成本高昂。

模电第3章半导体器件模型与电容、电感.

第3章半导体器件模型与电容、电感
例3，图示电路中△u=100sin(2π×104t )mV，求iD
iD
300Ω + △u _ 3V + uD _
第3章半导体器件模型与电容、电感
静态分析—— 3V单独作用的电路——二极管用电压源开关模型 IDQ 3 0.7 I DQ 0.00767(A) 300Ω 300 UDQ=0.7V 7.67(mA ) 3V
I
3A
第3章半导体器件模型与电容、电感
6V电压源单独作用所产生的电流分量I′ 3Ω
3I1′
+ 6V _ I′
I1′ 3Ω
6 I1 1(A) 33
3I1 4I1 4 1 4(A) I I1
第3章半导体器件模型与电容、电感
3A电流源单独作用所产生的电流分量I〞 3Ω 3I1〞 I 〞 3Ω 1 I〞 3A
Isc 9(A)
U oc 4.5 R0 0.5() Isc 9
第3章半导体器件模型与电容、电感
电阻分流电路
I 5Ω -0.5Ω
-9A
0.5 4.5 I (9) 1(A) 5 (0.5) 4.5
作业(P157-159)：4-5、4-15
第3章半导体器件模型与电容、电感
第3章半导体器件模型与电容、电感
u2(t)

0
1
u1(t)
VCR方程 — —i1 (t ) 0, u 2 (t ) u1 (t )
i 2 (t)
u1 ( t ) u1 ( t )

u 2 (t)
第3章半导体器件模型与电容、电感
2、电流控制电压源电流控制电压源——控制支路短路，受控支路在任一时刻电压电流关系由u2(t)-i2(t)平面平行于i2(t) 轴的直线族确定，该族直线与控制支路电流i1(t) 存在约束 u1(t)

《模拟电子技术基础》第3章双极型晶体管及其基本放大电路

3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN

IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO

第3章-MOS集成电路器件基础

第三章 MOS集成电路器件基础
PMOS在截止区、线性区、恒流区的电流方程如式(3 - 5)所示：
|UGS|<|UTHP| (3-5a)
0
(截止区)
I DP
PCox W [2(U
2 L
pCox 2
W L
U
GS
GS UTHP
UTHP 2 (1
)U DS
U
2 DS
(3-5b) ]|UDS|<|UGS|-|UTHP|
第三章 MOS集成电路器件基础
G 多晶硅 D
S
氧化层
W
N＋ P型衬底
Leff
N＋
Ldra wn
LD
图3 - 1 NMOS管的简化结构
第三章 MOS集成电路器件基础
3.1.2 N阱及PMOS 为了使MOS管的电流只在导电沟道中沿表面流动
而不产生垂直于衬底的额外电流，源区、漏区以及沟道和衬底间必须形成反偏的PN结隔离，因此， NMOS 管的衬底B必须接到系统的最低电位点(例如“地”)，而PMOS管的衬底B必须要接到系统的最高电位点(例如正电源UDD)。衬底的连接如图3 - 2(a)、 (b)所示。
出来的，但在集成电路中，在同一硅片衬底上要做许多管子，为保证它们正常工作，一般N管的衬底要接到全电路的最低电位点, P管的衬底接到最高电位点UDD。
第三章 MOS集成电路器件基础
UDD
G2
V2
B2 S2
G1
V1
S1
B1
图3-10 UBS<的MOS 管（V2）
第三章 MOS集成电路器件基础
源区(N＋ )
反型层源区(N＋ )
电流

第3章：场效应管详解

第三章
3.0
场效应管
概述
3.1
3.2
MOS场效应管
结型场效应管
3.0 概述
场效应管是一种利用电场效应来控制电流的半导
体器件,也是一种具有正向受控作用的半导体器件。
它体积小、工艺简单，器件特性便于控制，是目前制造大规模集成电路的主要有源器件。
场效应管与三极管主要区别：
• 场效应管输入电阻远大于三极管输入电阻。
由于MOS管COX很小，因此当带电物体（或人）靠近金属栅极时，感生电荷在SiO2绝缘层中将产生
很大的电压VGS(=Q /COX)，使绝缘层击穿，造成
MOS管永久性损坏。
MOS管保护措施：
分立的MOS管：各极引线短接、烙铁外壳接地。 MOS集成电路：
D1
T
D2
D1 D2一方面限制VGS间最大电压，同时对感生电荷起旁路作用。
VGS > VGS(th) 条件： V DS > VGS–VGS(th) 特点：
0
VDS /V
ID只受VGS控制，而与VDS近似无关，表现出类似三极管的正向受控作用。考虑到沟道长度调制效应，输出特性曲线随 VDS的增加略有上翘。
注意：饱和区（又称有源区）对应三极管的放大区。
数学模型：
工作在饱和区时， MOS 管的正向受控作用，服从平方律关系式： n COXW ID (VGS VGS(th) ) 2 2l 若考虑沟道长度调制效应，则ID的修正方程：
• 场效应管是单极型器件（三极管是双极型器件）。
• 场效应管受温度的影响小（只有多子漂移运动形成电流)。
一、场效应管的种类
绝缘栅型场效应管MOSFET 按结构不同分为 N沟道结型场效应管JFET P沟道 N沟道耗尽型（DMOS） P沟道

模拟电子技术第三章场效应三极管

+
d g s
源极
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栅极
N沟道结型场效应管的结构和符号
3
s
2. 工作原理
⑴ 当uDS = 0 时， uGS 对耗尽层和导电沟道的影响。
ID=0 ID=0
d
P+
d
N 型沟道
P+ P+
d
P+ P+ P+
g
g
N 型沟道
g
s uGS = 0
s uGS < 0
4
预夹断轨迹
恒流区
IDO O
UGS(th) 2UGS(th) uGS/V
O
截止区
uDS/V
转移特性曲线可近似用以下公式表示：
iD I DO ( uGS U GS(th) )
2
当uGS ≥ UGS(th)时
12
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2. N沟道耗尽型MOS场效应管预先在二氧化硅中掺入大量的正离子，
使uGS = 0 时，
形成一个N型导电沟道。
又称之为反型层开启电压，用uGS(th)表示
导电沟道随uGS 增大而增宽。
10
B uGS > UGS(th)时形成导电沟道
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uDS对导电沟道的影响
uGS为某一个大于UGS(th)的固定值，在漏极和源极之间加正电压，且 s uDS < uGS - UGS(th) 即uGD = uGS - uDS > UGS(th) 则有电流iD 产生，
在制造时就具有原始导电沟道
31
3. 场效应管的主要参数
(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)：是结型和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数

第3章场效晶体管及场效晶体管放大电路

3.3 场效晶体管的比较
场效晶体管的分类
FET 场效晶体管
JFБайду номын сангаасT 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 P沟道增强型
（耗尽型）
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
3.3 各种场效晶体管的比较
N
沟
道
绝增
缘栅
强型
场P
效沟
应道管增
强
型
N 沟道耗
绝尽缘型
栅
场P 效沟应道管耗
UDS
UGS
iD
++++ + +++
电沟M道O，SF在EUT是DS的利作用用栅下源形电成压i的D.
----
大电小荷当，的UG来多S>改少U变，GS(半从th)导而时体控, 沟表制道面漏加感极厚生电，沟流道的电大阻小减。少，在相同UDS的作用下，iD将进一步增加。
反型层
开始时无导电沟道，当在UGSUGS(th)时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管
iD(mA)
漏极饱和电流，用IDSS表示。
当UGS＞0时,将使iD进一步增加。
当UGS＜0时，随着UGS的减小漏
极电流逐渐减小，直至iD=0，对应
iD=0的UGS称为夹断电压，用符号
UP表示。
UP
UGS(V)
N沟道耗尽型MOS管可工作在UGS0或UGS>0
N沟道增强型MOS管只能工作在UGS>0
3. N沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线
)2
(
UGS（off）
uGS
0)

场效应管

管
2. 耗尽型绝缘栅场效应管
如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。
(1 ) N沟道耗尽型管 SiO2绝缘层中掺有正离子
符号： D
G S N沟道 G
D
预埋了N型导电沟道
S P沟道
2.7.1 场效应管的主要参数
(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)：是结型和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数
A
U DD
u DS
u GS
u DS u GS U GS(off)
(c)
(d)
u DS uGS U GS(off)
沟道预夹断
沟道夹断
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uGS控制。 • 预夹断前iD与uDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。
（2）转移特性曲线
转移特性是指在漏源电压uDS为某一常数时，uGS与iD之间的关系。
iD f (uGS ) u
DS 常数
在FET输出特性的饱和区（UGS（off）≤uGS≤0内），iD随uGS的增加（负数减小）近似按平方上升。 i mA
D
漏极饱和电流
I DSS
C B A
D
6 5 4 3 2 1
Rg1 Rg2
Rg2 Rg1 Rg2
VDD
U S I D RS
VDD I D RS
将已知的UGS(off)、IDSS代入方程，可求得静态时漏极电流ID 和栅源电压UGS。引入Rg3有利于提高输入电阻。

场效应管及放大电路

场效应管及基本放大电路
场效应管是利用电场效应来控制电流大小，与双极型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。场效应管有两种: 绝缘栅型场效应管MOS 结型场效应管JFET
分类：
JFET 结型 MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道
P沟道
（耗尽型） N沟道
FET 场效应管
ID=f(VDS)VGS=const
输出特性曲线
vGS 在恒流区，iD I D 0 ( - 1) 2 VT
I D 0是vGS 2VT时的iD值
输出特性曲线
(1) 截止区（夹断区） VGS< VT以下区域就是截止区 VGS VT ID=0
iD
(2) 放大区（恒流区）产生夹断后，VDS增大，ID不变的区域，VGS -VDS VP VDSID不变处于恒流区的场效应管相当于一个压控电流源 (3)饱和区（可变电阻区）未产生夹断时，VDS增大，ID随着增大的区域 VGS -VDS VP VDSID 处于饱和区的场效应管相当于一个压控可变电阻
夹断电压
在恒流区时 uGS 2 iD I DSS (1 ) Up
uGD=UGS(off)时称为预夹断
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)。
2. 静态工作点
Q点： VGS 、 ID 、 VDS 已知VP ，由
vGS = - iDR
VDS = VDD - ID (Rd + R )

第3章场效应管及其放大电路习题解

第3章场效应管及其放大电路习题解3.1教学内容与要求本章介绍了场效应管的结构、类型、主要参数、工作原理及其基本放大电路。

教学内容与教学要求如表1.1所示。

表3.1第3章教学内容与要求3.2内容提要3.1.1场效应晶体管1．场效应管的结构及分类场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，是电压控制型器件。

工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子（多数载流子），故又称单极型晶体管。

场效应管有两个PN结，向外引出三个电极：漏极D、栅极G和源极S。

(1)栅源控制电压的极性对JFET，为保证栅极电流小，输入电阻大的特点，栅源电压应使PN结反偏。

N沟道JFET：UGS<0；P沟道JFET：UGS>0。

对增强性MOS管，N沟道增强型MOS管，参加导电的是电子，栅源电压应吸引电子形成反型层构成导电沟道，所以UGS>0；同理，P沟道增强型MOS管，UGS<0。

对耗尽型MOS管，因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子（或负离子：N沟道掺入正离子；P沟道掺入负离子），吸引衬底的电子（或空穴）形成反型层，即UGS=0时，已经存在导电沟道，所以，栅源电压UGS 可正可负。

(2)夹断电压UGS(off)和开启电压UGS(th)对JFET和耗尽型MOS管，当｜UGS｜增大到一定值时，导电沟道就消失（称为夹断），此时的栅源电压称为夹断电压UGS(off)。

N沟道场效应管UGS(off)<0；P沟道场效应管UGS(off)>0。

对增强型MOS管，当UGS增加到一定值时，才会形成导电沟道，把开始形成反型层的栅源电压称为开启电压UGS(th)。

N沟道增强型MOS管UGS(th)>0；P沟道增强型MOS管UGS(th)<0。

(3)栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用场效应管的导电沟道是一个可变电阻，栅源电压uGS可以改变导电沟道的尺寸和电阻的大小。

当uDS=0时，uGS变化，导电沟道也变化但处处等宽，此时漏极电流iD=0；当uDS≠0时，产生漏极电流，iD≠0，沿沟道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。

电子技术基础课件第3章集成运算放大器及正弦波振荡电路

图中VT3组成分压式工作点稳定电路，该电路当温度发生变化时，Ie3基本不变，且
从而阻止了Ic1、Ic2随温度升高而增大，起到抑制零漂的作用。
*3.1.4 差动放大电路的4种接法
1．单端输入、双端输出式单端输入、双端输出式差动放大电路如图3.3所示。
2．双端输入、单端输出式双端输入、单端输出式差动放大电路如图3.4所示。
② 中间级。其作用是提供较高的电压放大倍数，一般由共发射极放大电路组成。
③ 输出级。输出级的作用是提供一定的电压变化，通常采用互补对称放大电路。
④ 辅助环节。使各级放大电路有稳定的直流偏置。
2．集成运放符号
集成运放是高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路，由于直接耦合放大电路存在零点漂移问题，所以对零漂影响最大的第一级电路往往采用差动放大器。
（a）新符号
（b）旧符号
图3.9 集成运放的图形符号
3．主要参数集成运放的性能可以用各种参数来反映，为了合理正确地
选择和使用集成运放，下面介绍集成运放的主要性能指标。 ① 开环电压放大倍数Auo：指无反馈时集成运放的差模电压放大倍数。 ② 差模输入电阻rid：指差模输入时运放无外加反馈回路时的输入电阻。
集成电路按电路功能可分为模拟集成电路和数字集成电路，模拟集成电路主要有集成功率放大器、集成运算放大器、集成稳压器等。由于集成电路体积小、稳定性好，因而在各种电子设备及仪器中得到了广泛的应用。
3.2.1 集成电路的特点
与分立元件电路相比，集成电路具有以下突出特点。 1．可靠性高、寿命长 2．体积小、重量轻 3．速度高、功耗低 4．成本低
3．抑制零点漂移的措施 ① 选用稳定性能好的高质量的硅管。
② 采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零漂。

电子线性电路第3章场效应管

3-1 MOS场效应管(北邮)

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场效应管

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第3章 场效晶体管及场效晶体管放大电路

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