晶体管和场效应管工作原理详解
场效应管工作原理 1
场效应管工作原理（1）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS 功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。
而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。
见下图。
二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。
第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。
第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。
例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。
例如CS14A、CS45G等。
场效应管的工作原理及应用
场效应管的工作原理及应用一、场效应管的基本原理场效应管（FET）是一种基于电场效应的半导体器件，它主要由三个区域组成：栅极（Gate）、漏极（Source）和源极（Drain）。
场效应管的工作原理是通过在栅极施加电压来控制漏极和源极之间的电流。
实际上，场效应管的工作原理与双极型晶体管（BJT）有很大的不同。
BJT是通过调节基极电流来控制集电极电流，而FET则是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
这种控制电压的方式使得场效应管具有以下优点：•输入电阻高：场效应管的输入电阻非常高，这意味着输入信号对于场效应管来说几乎没有损耗。
•输出阻抗低：场效应管的输出电阻非常低，可以提供较大的输出功率。
•可靠性好：场效应管的制造工艺相对简单，因此具有较高的可靠性。
二、场效应管的种类及特点场效应管分为三种，分别是MOSFET、JFET和IGFET。
它们各自具有以下特点：1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）•结构复杂：MOSFET由金属栅极、绝缘层和半导体材料组成，结构较为复杂。
•低功耗：MOSFET的功耗较低，适用于集成电路和低功耗应用。
•可控性强：MOSFET的栅极电压可通过改变电压来控制漏极和源极之间的电流。
2. JFET（结型场效应管）•结构简单：JFET由两个半导体材料构成，结构较为简单。
•低噪声：JFET具有低噪声、高增益和大动态范围的特点，适用于音频放大器等应用。
•可控性弱：JFET的控制电压较低，控制灵敏度相对较弱。
3. IGFET（绝缘栅极场效应管）•高速开关：IGFET具有较高的开关速度和低损耗，适用于高频功率放大器等应用。
•可控性中等：IGFET的栅极电压对电流的控制相对较强，但仍不及MOSFET。
三、场效应管的应用场效应管广泛应用于各种电子设备和系统中，包括但不限于以下领域：1.放大器：由于场效应管具有高输入电阻和低输出阻抗的特点，因此可以用作信号放大器。
在音频放大器、射频放大器、视频放大器等设备中，场效应管常被用来放大弱信号。
《晶体管》 讲义
《晶体管》讲义一、什么是晶体管在现代电子世界中，晶体管是最为关键的元件之一。
简单来说，晶体管是一种用于控制电流流动的半导体器件。
它就像是电子电路中的一个“开关”，能够根据输入的信号来决定电流是否通过，以及通过的大小。
晶体管的出现彻底改变了电子技术的发展进程。
在晶体管诞生之前，电子设备主要依赖体积庞大、效率低下且容易发热的真空管。
而晶体管体积小、重量轻、功耗低，性能却更为出色，这使得电子设备能够变得更加小巧、高效和可靠。
二、晶体管的工作原理要理解晶体管的工作原理，首先需要了解一些半导体的知识。
半导体材料，如硅和锗，其导电性能介于导体（如铜、铝）和绝缘体（如橡胶、塑料）之间。
晶体管主要有两种类型：双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。
双极型晶体管是由两个 PN 结组成的。
PN 结是在一块半导体材料中，通过特殊的工艺使一部分成为 P 型半导体（富含空穴），另一部分成为 N 型半导体（富含电子），它们的交界处就形成了 PN 结。
当给双极型晶体管的基极施加一个小电流时，就能够控制从集电极到发射极的大电流流动。
这是因为基极电流的微小变化会引起集电极和发射极之间电流的较大变化，从而实现电流的放大作用。
场效应晶体管则是通过电场来控制电流的流动。
根据结构的不同，场效应晶体管又分为结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。
以 MOSFET 为例，它有一个栅极、源极和漏极。
栅极上的电压能够改变沟道的导电能力，从而控制源极和漏极之间的电流。
三、晶体管的分类晶体管的分类方式多种多样。
按照导电类型，可分为 NPN 型和 PNP 型双极型晶体管，以及 N 沟道和 P 沟道场效应晶体管。
按照材料，可分为硅晶体管和锗晶体管。
按照封装形式，常见的有塑料封装、金属封装、陶瓷封装等。
按照功率大小，可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。
不同类型的晶体管在性能、用途等方面都有所差异，需要根据具体的应用场景来选择合适的晶体管。
场效应管的工作原理
场效应管的工作原理场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种半导体器件，它通过电场的作用来控制电流。
与双极晶体管相比，场效应管具有输入电阻高、噪声小、体积小等优点，因此在集成电路中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍场效应管的工作原理。
首先，让我们来了解一下场效应管的结构。
场效应管由栅极、漏极和源极组成。
栅极之间的空间被绝缘层填充，形成了栅极和半导体之间的电容。
当在栅极上加上一定的电压时，电场就会在栅极和半导体之间形成，从而控制漏极和源极之间的电流。
在场效应管中，栅极起着控制电流的作用。
当栅极施加的电压变化时，栅极和半导体之间的电场强度也会发生变化，从而影响了漏极和源极之间的电流。
根据栅极施加的电压不同，场效应管可以分为增强型和耗尽型两种类型。
在增强型场效应管中，当栅极加上一定的正电压时，电场会使得半导体中的自由电子向漏极移动，形成导通。
而在耗尽型场效应管中，当栅极加上一定的负电压时，电场会使得半导体中的自由电子向栅极移动，导致漏极和源极之间的电流减小，甚至截断。
此外，场效应管还具有输入电阻高、频率响应宽等特点。
由于栅极和半导体之间的电容较小，因此场效应管的输入电阻较高，可以减小输入信号源对场效应管的影响。
同时，由于场效应管的结构简单，内部没有PN结，因此频率响应较宽，适用于高频电路的设计。
总的来说，场效应管通过电场的作用来控制电流，具有输入电阻高、噪声小、体积小、频率响应宽等优点，因此在集成电路中得到了广泛的应用。
通过对场效应管的工作原理的了解，我们可以更好地应用场效应管，设计出更加高效的电路。
以上就是关于场效应管的工作原理的详细介绍，希望能对您有所帮助。
如果您对场效应管还有其他疑问，欢迎随时与我们联系。
MOSFET结构及其工作原理详解
MOSFET结构及其工作原理详解MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子设备中。
它由金属、氧化物和半导体构成，通过不同电压的施加来控制电流的流动。
下面将详细介绍MOSFET的结构和工作原理。
MOSFET的结构主要包括源极（Source）、漏极（Drain）、栅极（Gate）和绝缘层（Insulator）四个部分。
其中，源极和漏极是N型或P型半导体材料，栅极是金属材料，绝缘层一般采用二氧化硅。
栅极和绝缘层之间形成了一个电容，称为栅氧化物电容。
首先是摩尔斯电势形成。
当源极和漏极之间的电压为零时，栅极施加一个正电压，导致栅氧化物电容上积累了正电荷，使得绝缘层下的半导体材料形成了一个负摩尔斯电势。
这个负摩尔斯电势吸引了漏极和源极之间的电子，形成了一个电子云。
接下来是沟道形成。
当栅极施加的正电压增加到一定程度时，负摩尔斯电势足够吸引漏极和源极之间的电子，使其在绝缘层下形成一个导电通道，这个通道就叫做沟道。
沟道的形成使得源极和漏极之间形成了一个导电路径。
最后是沟道电流的控制。
当栅极施加的正电压继续增加时，沟道的宽度和电阻都会减小，从而使得漏极和源极之间的电流增大。
反之，当栅极施加的正电压减小时，沟道的宽度和电阻增大，电流减小。
因此，通过调节栅极电压，可以控制源极和漏极之间的电流大小。
总结起来，MOSFET的工作原理就是通过栅极电压的变化，控制源极和漏极之间的电流大小。
这种控制是通过绝缘层下形成的沟道来实现的，当栅极电压足够大时，沟道形成并导通，电流得以流动；当栅极电压减小时，沟道关闭，电流停止流动。
场效应晶体管工作原理
场效应晶体管工作原理
场效应晶体管，简称场效应管。
它的型号为3DJ、3DO、CS等后加序号和规格号表示。
它的形状与一般三极管相像（如图），并兼有一般三极管体积小、耗电省等特点，但两者的掌握特性却截然不同。
一般三极管是通过掌握基极电流来掌握集电极电流的一种电流掌握型器件，输入阻抗较低。
而场效应管是利用输入电压产生的电场效应来掌握输出电流的一种电压掌握型器件，图几种场效应
它具有输入阻抗高、热稳定性好、便于集成化等优点而得到广泛管的形状
应用。
场效应管按导电机构不同，分结型场效应管和绝缘栅场效应管两种。
下面我们主要争论结型场效应管，并适当介绍绝缘栅场效应管。
1. 结型场效应管
假如采纳某种方法来掌握半导体导电区域的大小，从而使它的电阻发生转变，就能掌握N型半导体中电流。
我们知道，PN结内大多是不能移动的杂质离子，载流子很少，电阻率很高，当它加上反向电压时，PN结就会变宽。
假如在N型半导体两侧制造两个PN结，转变反向电压的大小，就可转变PN结宽度，掌握电子流通区域的大小，从而掌握N型半导体中电流强弱。
结型场效应管正是依据这一基本导电原理制成的。
2.绝缘栅场效应管
绝缘栅场效应管是指栅极和漏极、源极完全绝缘的场效应管，它的输入阻抗更高。
目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS管，它也有N沟道和P沟道两类（分别叫作NMOS和PMOS），其中每一类又可分为增加型和耗尽型两种。
MOS管工作原理
MOS管工作原理MOS管工作原理双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后，在输出端输出一个大的电流变化。
双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比（beta）。
另一种晶体管，叫做场效应管（FET），把输入电压的变化转化为输出电流的变化。
FET的增益等于它的transconductance，定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。
场效应管的名字也来源于它的输入端（称为gate）通过投影一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。
事实上没有电流流过这个绝缘体，所以FET管的GATE电流非常小。
最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。
这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管，或,金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。
因为MOS管更小更省电，所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。
首先考察一个更简单的器件－MOS电容－能更好的理解MOS管。
这个器件有两个电极，一个是金属，另一个是extrinsic silicon，他们之间由一薄层二氧化硅分隔开（图1.22A）。
金属极就是GATE，而半导体端就是backgate或者body。
他们之间的绝缘氧化层称为gate dielectric。
图示中的器件有一个轻掺杂P型硅做成的backgate。
这个MOS 电容的电特性能通过把backgate接地，gate接不同的电压来说明。
图1.22A中的MOS电容的GATE电位是0V。
金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUNCTION上的差异在电介质上产生了一个小电场。
图示的器件中，这个电场使金属极带轻微的正电位，P型硅负电位。
这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来，它同时把空穴排斥出表面。
这个电场太弱了，所以载流子浓度的变化非常小，对器件整体的特性影响也非常小。
图1.22B中是当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。
穿过GATE DIELECTRIC的电场加强了，有更多的电子从衬底被拉了上来。
晶体三极管与场效应管详解演示文稿
U11==64-V5.3，VV，U，2U=U222==V-21，V.8U，V3，=U23U=.37=5VV-，1.5V
第13页，共43页。
共射极NPN放大电路
进入基区少数电子和空穴复
结论：I =I +I 合，以及进入发射区的空穴
与电集子电复区合少而数载形E流成子电B流IBNC和
IC =ICN+集IC电BO结反发，偏射发结射正区偏多
UCE VCC IC RC 15 0.716103 5000 11.42(V )
③如果VBB=5V;RB=300kΩ,β=300 解答：
IB
VBB U BE RB
5 0.7 300000
0.01
IC IB 300 0.0143 4.29(mA)
I里IIBPEB了，空IC－－？B那穴O。么形扩复其成散漂它合移多运运电数流电动动子形去形哪成成的的电电C流流 IC－漂移运IB动ICB形O 成的电流JC
ICN
数载流子电 子不断向基 区扩散，形 成扩散电流
IEN。
基区多数载
流子空穴不断 向基区扩散， 形成扩散电流
IEP。
B
RB IEP
VBB
IBP JE
集电极C
Collector
基极B 发射极E
Base Emitter
金属层
发射区：发射载流子 集电区：收集载流子
基区：传送和控制载流子
P
N+
N-Si
N型硅片
（衬底）
第5页，共43页。
强化练习1
NPN型三极管
C
B E
基极 B
电符路号符号 集电区的作用：
收集载流子
基区的作用： 传送、控制载流子
MOS管工作原理
MOS管工作原理MOSFET（MOS型场效应晶体管）是一种三端器件，由金属-氧化物-半导体晶体管(MOS)的缩写组成。
它是一种主要用于功率放大和开关应用的半导体器件。
MOSFET的工作原理基于半导体材料中的电子和空穴的导电性质。
MOSFET由一块P型或N型的半导体材料（称为衬底）和一个被氧化层包围的绝缘栅层组成。
绝缘栅层上有一个金属电极（称为栅）来控制电流流过晶体管。
晶体管的输入端是栅，输出端是源极和漏极。
MOSFET的工作原理可以通过以下几个步骤来解释：1.堆栈电场形成：当在MOSFET的栅上加上一个正电压时（对于N型MOSFET，正压使电子在衬底和栅之间形成电场；对于P型MOSFET，则取负电压），电场会使半导体材料中的自由电子被引导到分布在栅电极附近的衬底区域中。
2.形成沟道：在栅上施加的电场足够强时，材料中的电子会通过衬底进入通道区域，形成一个导电的通道。
这个通道连接源极和漏极。
3.控制电流：通过改变栅电压，可以控制通道中的电流。
当栅电压非常低或负电压时，通道被切断，电流无法通过。
当栅电压为正时，通道打开，电流可以流过。
4.输出信号：源极和漏极上的电流和电压可以用来控制其他电路的功能。
当输入信号施加到栅上时，输出信号可以在源极和漏极之间生成。
MOSFET的工作原理使其非常适合用作开关和放大器。
作为开关，MOSFET可以控制电路的通断。
当栅电压高时，通道打开，允许电流流过；当栅电压低时，通道关闭，电流无法通过。
这使得MOSFET可以在数字电路中用作逻辑门和存储器元件。
作为放大器，MOSFET可以放大输入信号，输出一个放大后的信号。
通过控制栅电压，可以调整放大倍数。
MOSFET的高输入阻抗和低输出阻抗使其在放大电路中非常有用。
MOSFET有一些优点，包括低功耗、高开关速度、高输入阻抗和低噪声。
它还可以在高频率下工作，适用于射频和微波电路。
总结起来，MOSFET的工作原理是通过改变栅电压控制电流流过晶体管。
nmos和pmos工作原理
nmos和pmos工作原理nmos和pmos是集成电路中常见的两种场效应晶体管，它们分别代表了n型金属氧化物半导体场效应晶体管和p型金属氧化物半导体场效应晶体管。
它们在集成电路中起着至关重要的作用，了解它们的工作原理对于理解集成电路的工作方式至关重要。
首先，我们来看一下nmos的工作原理。
nmos是一种使用n型金属氧化物半导体材料制成的场效应晶体管。
在nmos中，当栅极施加正电压时，电子会被吸引到栅极附近的氧化物/半导体界面，形成一个导电通道，使得漏极和源极之间产生导通。
而当栅极施加负电压时，电子会被排斥，通道关闭，导通停止。
这种通过控制栅极电压来控制导通状态的原理，是nmos工作的基本原理。
接着，我们来看一下pmos的工作原理。
pmos是一种使用p型金属氧化物半导体材料制成的场效应晶体管。
在pmos中，当栅极施加负电压时，空穴会被吸引到栅极附近的氧化物/半导体界面，形成一个导电通道，使得漏极和源极之间产生导通。
而当栅极施加正电压时，空穴会被排斥，通道关闭，导通停止。
pmos的工作原理与nmos相似，通过控制栅极电压来控制导通状态。
在集成电路中，nmos和pmos通常是配对使用的，构成cmos电路。
在cmos电路中，nmos和pmos是互补的，当nmos导通时，pmos截止，反之亦然。
这种互补的工作方式，使得cmos电路具有低功耗、高噪声抑制比和良好的抗干扰能力。
总结一下，nmos和pmos的工作原理都是基于场效应晶体管的导通控制原理，通过控制栅极电压来控制导通状态。
它们在集成电路中起着至关重要的作用，尤其是在cmos电路中的应用更为广泛。
对于工程师和电子爱好者来说，深入理解nmos和pmos的工作原理，有助于更好地设计和应用集成电路。
场效应管工作原理是什么
场效应管工作原理是什么场效应管（Field Effect Transistor，FET）是一种基于电场调制导电性的半导体器件。
它是由美国贝尔实验室的朱恩教授于1959年发明的，是晶体管的一种重要补充和替代。
场效应管的工作原理是通过控制电场在半导体材料中的分布来改变导电性能。
场效应管由三个区域构成：源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）。
其中，源极和漏极之间有一段N或P型半导体作为通道（Channel），而栅极通过绝缘层（如氧化硅）与通道相隔，通过外加电压来调节栅极附近的电场分布情况，从而控制通道电阻的大小。
主要有两种类型的场效应管，即结型场效应管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）。
结型场效应管的主要特点是具有双极性，它可以有N型和P型两种。
当栅极电压为零或接近零时，N沟道型JFET导通，P沟道型JFET截止；而当栅极电压增加时，N沟道型JFET逐渐截止，P沟道型JFET逐渐导通。
栅极电压与源极电压之间的关系符合一个指数函数。
当栅极电压达到极限值时，沟道完全关闭，导通状态中断。
MOSFET是当前最主要的场效应管。
它的主要特点是电流输入高阻抗、工作频率高、噪音低、可靠性好等。
MOSFET由两个区域组成：N型或P型的半导体基片，以及与之相连的金属-氧化物层（MOS结构）。
MOSFET的栅极控制电压通过氧化层对电子流的屏蔽作用来调节，进而控制通道的导电能力。
栅极电压足够高时，通道会开启，电流通过；而当栅极电压较低，通道会关闭，电流无法通过。
在MOSFET中，根据栅极结构的不同可以分为MOSFET和IGFET （Insulated Gate Field Effect Transistor）两种。
其中，栅极金属-半导体结构的MOSFET被称为MOSFET，而绝缘栅结构的MOSFET则被称为IGFET。
场效应管的工作原理可以总结如下：1.栅极控制：通过改变栅极电压，控制电场分布并调节通道电阻大小。
场效应管的工作原理
场效应管的工作原理1 基本概念场效应管（Field Effect Transistor，简称 FET）是一种电子元件，作为控制电流的必备仪器，它可以根据控制端的输入信号控制输出端的电流大小，从而配合其它的电子构成电路。
场效应管不但在电子领域应用广泛，也是芯片的基础部件。
场效应管在洛克菲勒（Rockefeller）科技沙龙上诞生，它是由其几个专家发明的，并在1959年获得了美国工程院奖。
2 工作原理场效应管的工作原理很简单：结构简单，基本上只有source（源极），drain（漏极），gate（控制极）三个端子。
类比于水管的工作原理，当你给水管加压力，就能够控制水流的大小，就像场效应管一样。
一个场效应管可以被看做一个只有触发端无法控制输出电流的管子，触发端加入电场后，就可以控制输出电流的强度，从而达成控制输出信号的目的。
3 分类根据场效应管端子结构和外型，可以将场效应管分为N型场效应管（N-channel FET）与P型场效应管（P-channel FET）。
N型场效应管（N-FET）的工作原理基本等同于N沟道场效应管（N-channel MOSFET），它们之间的主要区别在于N-channel MOSFET是一种新型场效应管，它比N型场效应管更加高级。
P型场效应管（P-FET）的工作原理与N型场效应管的相反，它们之间的最大差异在于P-FET在触发端施加电压时，它可以开启漏极到源极的导通，而N-FET是施加电压时会关闭漏极到源极的电路导通。
4 优势场效应管比传统的晶体管有许多优点，其中最显著的就是低功耗电路，由于场效应管放电分小，因此它可以极大节省电能，同时可以提供更好的可靠性，降低热惑和热效应，这可以大大改善设备的寿命和可靠性。
此外，触发电压的需求比晶体管更小，也更加容易操作。
此外，场效应管也可以明显减少硅片的体积，而节省体积也可以为电路设计节省成本，使电子产品更容易被普及。
5 不足与众多优点相比，场效应管也存在一些缺点。
晶体管和场效应管工作原理详解
IC
RC UCE USC
晶体管的静态工作点Q位
于哪个区？
RB
USB
USB =2V时：
U SB U BE 2 0.7 IB 0.019mA RB 70 I C I B 50 0.019mA 0.95mA
IC< ICmax (=2mA) ， Q位于放大区。
1放大区 e结为正偏，c结为反偏的工作区域为放大区。在 放大区有以下两个特点： (1)基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制作用， 即iB有很小的变化量ΔIB时， iC 就会有很大的变 化量ΔIC。为此，用共发射极交流电流放大系数β 来表示这种控制能力。β定义为 I C u CE 常数 I B 反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。
由于 , 都是反映晶体管基区扩散与 复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以 两者之间必有内在联系。由 , 的定义可 得
I CN I CN IE IB I E I CN IE IE 1 I CN I CN I BN IE I BN I CN I BN I BN 1
2.集-基极反向截止电流ICBO ICBO是集 电结反偏 由少子的 漂移形成 的反向电 流，受温 度的变化 影响。
ICBO A
3. 集-射极反向截止电流ICEO
集电结反 偏有ICBO C
ICEO= IBE+ICBO ICEO受温度影响
很大，当温度上 升时，ICEO增加 很快，所以IC也 相应增加。三极 管的温度特性较 差。
IC I B I E (1 ) I B
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比 例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
一文读懂场效应管的分类、结构以及原理
一文读懂场效应管的分类、结构以及原理场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写（FET））简称场效应管，是较新型的半导体材料，利用电场效应来控制晶体管的电流，因而得名。
它只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。
从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。
从场效应管的结构来划分，它有结型场效应管和绝缘栅型场效应管之分。
1.结型场效应管（1）结型场效应管结构N沟道结型场效应管的结构如下图所示，它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。
两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极。
结型场效应管的结构示意图（2）结型场效应管工作原理以N沟道为例说明其工作原理。
当VGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。
当VGS《0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，VGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。
当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS （off）。
（3）结型场效应管特性曲线结型场效应管的特性曲线有两条，一是输出特性曲线（ID=f（VDS）| VGS=常量），二是转移特性曲线（ID=f（VGS）|VDS =常量）。
N沟道结型场效应管的特性曲线如下图所示。
（a）漏极输出特性曲线（b）转移特性曲线N沟道结型场效应管的特性曲线2. 绝缘栅场效应三极管的工作原理绝缘栅场效应三极管分为：耗尽型→N沟道、P沟道增强型→N沟道、P沟道（1）N沟道耗尽型绝缘栅场效应管结构N沟道耗尽型的结构和符号如下图（a）所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。
所以当VGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。
于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。
当VGS》0时，将使ID进一步增加。
第4讲晶体三极管及场效应管
2. 绝缘栅型场效应管
增强型管
大到一定 值才开启
高掺杂 耗尽层 空穴
衬底 SiO2绝缘层
反型层
uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当 反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。
动画演示
增强型MOS管uDS对iD的影响
刚出现夹断
iD随uDS的增 大而增大，可
uGD＝UGS（th）, 预夹断
变电阻区
夹断 电压
在恒流区iD时 ID， O(UuGGSS(th)1)2 式中 IDO为uGS2UGS(t时 h) 的 iD
3. 场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
结型PN沟 沟道 道((uuGGS＞ S＜00， ，uuDDS＜ S＞00)) 场效应管 绝缘栅型 耗 增尽 强型 型 PPN N沟 沟 沟 沟道 道 道 道((((uuuuG GG GSS＜ 极 SS＞ 极00， 性 ， 性uu任 D任 DS＜ S＞ 意 意 00)u)u， ， DDS＜ S＞00))
区
区
低频跨导：
夹断区（截止区）
iD几乎仅决 定于uGS
击 穿 区
夹断电压
gm
iD uGS
UDS常量
不同型号的管子UGS（off）、IDSS 将不同。
动画演示Байду номын сангаас
（1）可变电阻区
i
是uDS较小，管子尚未预夹断时
的工作区域。虚线为不同uGS是预夹
断点的轨迹，故虚线上各点
uGD=UGS(off)，则虚线上各点对应的 uDS=uGS-UGS(off)。
uDS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
iD几乎仅仅 受控于uGS，恒 流区
用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N 沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？
晶体管和场效应管工作原理详解
晶体管和场效应管工作原理详解一、晶体管工作原理晶体管是一种由半导体材料制成的三极管，包含有一个发射极（Emitter）、一个基极（Base）和一个集电极（Collector）。
晶体管中的基极由一种特殊掺杂的半导体材料制成，称为P型材料；发射极和集电极由另一种特殊掺杂的半导体材料制成，称为N型材料。
当晶体管的基极接收到一个输入信号时，由于基极和发射极之间是pn结，当基极发生正向偏置时，使得pn结带来较宽的导电区域，基极电流会流过这个导电区域。
这个基极电流进一步影响了集电极电流的流动，通过集电极电流的变化，就可以实现对信号的放大。
晶体管工作的关键在于基极电流和集电极电流之间的放大效应。
晶体管的放大效应由pn结引入，当基极电流变化时，pn结的导电区域也会变化，从而影响到集电极电流。
这种影响是通过指数函数的方式来进行放大的，使得晶体管能够根据输入信号的微小变化，控制较大的输出信号。
因此，晶体管是一种具有放大功能的电子器件。
二、场效应管工作原理场效应管是一种基于场效应原理的电子器件，它由一个掺杂有杂质的半导体材料制成。
它由源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）三个部分组成，其中栅极周围包覆着一个绝缘薄膜，以阻止栅极与其他部分直接接触。
场效应管的工作原理是通过改变栅极电场的强弱来控制源漏电源之间的电流流动。
当栅极电压为零时，场效应管处于截止状态，源漏间几乎没有电流流动。
当栅极电压大于零时，栅极电场会使得源漏之间产生一个导电通道，从而允许电流流动。
栅极电场的强弱由栅极电压控制，当栅极电压变化时，电场的强度也随之变化。
场效应管的导通与否取决于电场是否足够强以形成导电通道。
如果电场足够强，导电通道就会形成，电流会从漏极流向源极；如果电场不够强，导电通道就会断开，电流无法从漏极流向源极。
场效应管工作原理的优势在于，控制电流流动的是电场，而不是电流本身。
因此，场效应管的控制信号能够产生较小的功率损耗，从而提高了电子设备的效率。
场效应管与普通晶体管的区别
场效应管与普通晶体管的区别场效应管与普通晶体管的区别场效应管与普通晶体管的区别从以下八个方面详细介绍：1．导电原理场效应管主要有结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）。
绝缘栅型场效应管的衬底（B）与源极（S）连在一起，它的三个极分别为栅极（G）、漏极（D）和源极（S）。
晶体管分NPN和PNP管，它的三个极分别为基极（b）、集电极（c）、发射极（e）。
场效应管的G、D、S极与晶体管的b、c、e极有相似的功能。
绝缘栅型效应管和结型场效应管的区别在于它们的导电机构和电流控制原理根本不同，结型管是利用耗尽区的宽度变化来改变导电沟道的宽窄以便控制漏极电流，绝缘栅型场效应管则是用半导体表面的电场效应、电感应电荷的多少去改变导电沟道来控制电流。
它们性质的差异使结型场效应管往往运用在功放输入级（前级），绝缘栅型场效应管则用在功放末级（输出级）。
2．极性场效应管只有多子参与导电，所以称之为单极型器件；三极管有多子和少子两种载流子参与导电，被称之为双极型器件。
而少子浓度受温度、辐射等因素影响较大，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。
在环境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。
3．放大性能场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD，其放大系数gm 一般较小，因此场效应管的放大能力较差；三极管是电流控制电流器件，由iB（或iE）控制iC，放大性能好。
4．管脚互换性场效应管在源极水与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大，栅压也可正可负；而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。
5．对电压电流的要求场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。
场效应管栅极几乎不取电流（ig?0）；而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。
因此场效应管的输入电阻比三极管的输入电阻高。
在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
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为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比
例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
ICN IC ICBO
IE
IE
显然， <1，一般约为0.97~0.99。
不难求得
IC IE ICBO IE IB (1 )IE ICBO (1 )IE
IE IC IB
(1)基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制作用， 即iB有很小的变化量ΔIB时， iC就会有很大的变 化量ΔIC。为此，用共发射极交流电流放大系数β 来表示这种控制能力。β定义为
IC I B
uCE 常数
反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。
(2) uCE变化对IC的影响很小。在特性曲线上表现 为，iB一定而uCE增大时，曲线略有上翘(iC略有 增大)。这是因为uCE增大，c结反向电压增大， 使c结展宽，所以有效基区宽度变窄，这样基区
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复 合电流IBN之间的比例关系，定义共发射极 直流电流放大系数为
ICN IC ICBO
I B I B ICBO
其含义是：基区每复合一个电子，则 有 电子扩散到集电区去。 值一般在 20~200 之间。
确定了 值之后，可得
ICN IC ICBO
P
B
N
B基极 P
E
发射极
C IC B
IB E
IE
NPN型三极管
C IC B
IB E
IE
PNP型三极管
集电区： 面积较大
B
基极
C 集电极
N P N
E
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
C 集电极
集电结Jc
N
B
P
基极
N
发射结Je
E
发射极
1.3.2 晶体管的电流放大作用
电流放大条件：
而被收集， 形成ICN。
IC=ICN+ICBO ICN C
IB=IBN+IEP-ICBOIBN B
RB
IB
VBB
I ICBO CN N
P
IBN
N
E IE
VCC
图 晶体管内部载流子运动与外部电流
二、晶体管的电流分配关系
外部电流关系： IE= IC +IB 内部： I E I EN I EP I BN ICN I EP
与极间电压关系的曲线，它对于了解晶体管的导电 特性非常有用。晶体管有三个电极，通常用其中两 个分别作输入、输出端，第三个作公共端，这样可 以构成输入和输出两个回路。实际中，有图所示的 三种基本接法(组态)，分别称为共发射极、共集电 极和共基极接法。其中，共发射极接法更具代表性， 所以我们主要讨论共发射极伏安特性曲线。
I B I BN I EP ICBO IC ICN ICBO
在e结正偏、c结反偏的条件下，晶体管三个电极上的电流不 是孤立的，它们能够反映非平衡少子在基区扩散与复合的比 例关系。这一比例关系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决 定，管子做好后就基本确定了。反之，一旦知道了这个比例 关系，就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系，从而为 定量分析晶体管电路提供方便。
中电子与空穴复合的机会减少，即iB要减小。而 要保持iB不变，所以iC将略有增大。这种现象称 为基区宽度调制效应，或简称基调效应。从另一
BJT的三种组态
1.3.3 晶体管的共射特性曲线
IB
RB
V UBE
IC mA
VCC V UCE
VBB
实验线路
一、共发射极输入特性
共射输入特性曲线是以uCE为参变量时，iB与 uBE间的关系曲线，即
iB f (uBE ) uCE 常数
典型的共发射极输入特性曲线如图所示。
一、共发射极输入特性
UCE=0V
输出特性可以划分为三个区域，对应于三种 工作状态。
二、共发射极输出特性曲线
4 此区域满足 IC=IB称为 3 线性区（放 大区）。 2
IC(mA )
1
3 69
当UCE大于一 定的数值时， IICC1只=00与IB。IAB有关，
80A
60A
40A
20A IB=0 12 UCE(V)
1
e结为正偏，c结为反偏的工作区域为放大区。在 放大区有以下两个特点：
I B I B ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
IB IE IC
式中：
ICEO (1 )ICBO
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
80
UCE =0.5V
IB(A)
UCE 1V
60
死区电 压，硅管
40
0.5V，锗 20
管0.2V。
工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗 管UBE0.2~0.3V。
0.4 0.8 UBE(V)
二、共发射极输出特性曲线
共射输出特性曲线是以iB为参变量时，iC与 uCE间的关系曲线，即
iC f (uCE ) iB 常数
§1.3 双极型晶体管
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成 的器件。它有三个电极，所以又称为半导体 三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶 体管BJT (Bipolar Junction Transistor) 。
1.3.1 晶体管的结构和类型
NPN型 C 集电极
N
B
P
基极
N
E
发射极
PNP型 集电极 C
由于 , 都是反映晶体管基区扩散与 复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以 两者之间必有内在联系。由 , 的定义可 得
ICN ICN IE IB IE ICN IE IE 1
ICN ICN IBN IE IBN ICN IBN IBN 1
1.3.3 晶体管的共射特性曲线 晶体管伏安特性曲线是描述晶体管各极电流
内部条件：发射区掺杂浓度高；基区薄；集电区面积大 。
外部条件：发射结正偏；集电结反偏。
NPN: VC>VB>VE
C
PNP: VC<VB<VE
B
N
P
VCC
N RB
E VBB
一、晶体管内部载流子的运动
基区空穴
向发射区
的扩散可
忽略IEP 。
B
进 少入部P分区与R的基B 电区子的
空穴复合，形成
电流IBNV，BB多数
扩散到集电结。
C
N
P
IBE
N
E IE
发射结正偏， 发射区电子不 断向基区扩散， 形成发射极电 流IEN。
VCC
集电结反偏，有少
子形成的反向电流
ICBO。
B
RB VBB
IC=ICE+ICBOICE
C
I ICBO CE N
P
IBE
N
E IE
从基区扩散 来的电子作 为集电结的
少 进子 入， 集V漂 电CC移 结