场效应晶体管全面解析(1)
功率场效应晶体管
深度剖析功率场效应晶体管功率场效应晶体管（Power MOSFET）是一种非常重要的功率半导体器件，广泛应用于各种电源电路中。
它具有低开启电阻、高开关速度、可靠性高等优点，因而被誉为现代电子技术中的“晶体管之王”。
本文将从基本原理、结构特点、主要应用领域等方面对功率场效应晶体管进行深度剖析。
首先，功率场效应晶体管的基本原理是利用场效应的作用，在控制栅极电压的作用下控制源极与漏极之间导电状态的转移，实现对电路的开关控制，并实现功率电子器件的电源控制。
在实际应用中，功率场效应晶体管通常分为N沟道型与P沟道型两种，且N沟道型的应用最为广泛。
其次，功率场效应晶体管的结构特点是，N沟道功率场效应晶体管具有N型半导体基底、P型源、漏极区和金属控制栅极组成，控制栅极与源极之间的介电层即为栅极氧化层（Gate Oxide Layer），栅极与漏极之间是输出电路。
P沟道功率场效应晶体管与之类似，其结构和N沟道功率场效应晶体管相比，主要区别就在于半导体材料类型。
P沟道功率场效应晶体管的导电过程是由控制栅极电压增大或减小控制的。
最后，功率场效应晶体管的主要应用领域是电源电路、变换器、电机驱动等，广泛应用于各种电子产品中。
其中，功率电源模块、电源逆变器、电机驱动器等应用最为广泛。
此外，功率场效应晶体管还常用于高效电源等领域，大幅提高了电路的输出功率和工作效率，成为推动电子信息技术发展的重要推动力量。
综上所述，功率场效应晶体管作为一种重要的功率半导体器件，在电子信息技术的发展中起着至关重要的作用。
全面了解功率场效应晶体管的工作原理、结构特点和应用领域，有助于我们更好地应用功率场效应晶体管，提高电力电子技术的应用水平和发展速度。
23-场效应晶体管PPT模板
1.5 场效应管的使用注意事项
1．使用场效应管时要注意电压极性，电压和电流的数 值不能超过最大允许值。
2．为了防止栅极击穿，要求一切测试仪器、电烙铁等 都必须有外接地线。焊接时用小功率烙铁，动作要迅速，或 切断电源后利用余热焊接。焊接时，应先焊源极，后焊栅极。
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压UGS对漏 极电流ID的控制作用。gm的量纲为mA/V，所以，gm又称为 跨导，其定义为：
gm UIDGS（UDS为常数）
（2）输出特性曲线
输出特性曲线是指栅源电压UGS一定时，漏极电流ID与漏 极电压UDS之间的关系曲线ID＝f（UDS）。它可分为三个区： 可变电阻区、恒流区和截止区。
电工电子技术
场效应晶体管*
场效应晶体管（FET）是一种利用输入回路的电场效应 来控制输出回路电流的半导体器件，属于电压控制器件。它 只依靠一种载流子参与导电，故又称为单极型三极管。它具 有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗 小、制造工艺简单和便于集成化等优点。
根据结构不同，场效应管可分为结型场效应管（JFET） 和绝缘栅场效应管（MOS管）。由于MOS管的性能更优越， 发展更迅速，应用更广泛，因此，本节将仅介绍MOS管。
由于耗尽型MOS管自身能形成导电沟道，所以只要有 UDS存在，就会有ID产生。如果加上正的UGS，则吸引到反型 层中的电子增加，沟道加宽，ID增大。如果加上负的UGS，则 此电场将会削弱原来绝缘层中正离子的电场，使吸引到反型 层中的电子减少，沟道变窄，ID减小。若负UGS达到某一值， 则沟道中的电荷将耗尽，反型层消失，管子截止，此时的值 称为夹断电压UGS（off）或UP。
场效应晶体管
场效应晶体管简称场效应管，用FET来表示 （Field Effect Transistor）。
绝缘栅场效应管
结型场效应管
一、绝缘栅场效应管
第四节
绝缘栅场效应管是一种金属—氧化物—半导体场效 应管，简称MOS管。
MOS 管按 工作 方式 分类
增强型MOS管 N沟道 P沟道 耗尽型MOS管 N沟道 P沟道
（1）感生沟道的形成 栅极和源极之间加正向电压
在电场的作用下，可以把P型衬底表面层中多数载流子空穴全部排斥 掉，形成空间电荷区。
当uGS增加到某一临界电压(UT)值时，吸引足够多的电子，在P型半导 体的表面附近感应出一个N型层,形成反型层—漏源之间的导电沟道。
开应的始电形子成越反型多，层沟铝的道uG就S称S越为iO宽开2。启电压(衬 PU型T底)。硅uGS越高，空电穴场越强，感
第四节
（2）直流输入电阻RGS
在 uDS=0 的 条 件 下，栅极与源 极之间加一定 直流电压时， 栅源极间的直 流 电 阻 。 RGS 的 值很大，一般
大于 109Ω。
2.交流参数
第四节
（1）跨导gm
定义：当uDS一定时，漏极电流变化量与引起这一变化的栅源 电压变化量之比，即
gm相当于转移特性的斜率，反映了场效应管的放大能力。 它可以从输出特性上求出，或根据转移特性的表达式求导 数得到。
自由电子
uGS
uGS
g
g
耗尽区
b
b
受主离子
反型层 耗尽区
（2）栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用
第四节
在栅源电压uGS=0时，没有导电沟道。漏源极之间存在两个背向 PN结，其中一个为反向偏置，只能流过很小的反向饱和电流，
场效应晶体管
aN沟道增强型MOS管 （1）结构
D
B G S
N沟道增强型MOS管的结构示意图及符号
把一块掺杂浓度较低 的P型半导体作为衬底， 然后在其表面上覆盖一层 SiO2的绝缘层，再在SiO2 层上刻出两个窗口，通过 扩散工艺形成两个高掺杂 的N型区(用N+表示)，并 在N+区和SiO2的表面各自 喷上一层金属铝，分别引 出源极、漏极和控制栅极。 衬底上也引出一根引线， 通常情况下将它和源极在 内部相连。
iD gm uGS
uDS 常数
gm可以在转移特性曲线上求取，为转移特性曲线的斜率。
（2）交流输入电阻
r ds
uDS rds iD
uGS 常数
rds反映了uDS对iD的影响，它是输出特性曲线上静态工作点处 切线斜率的倒数。在恒流区，漏极电流基本上不受漏源电压的影 响，因此，rds很大，一般在几十千欧～几百千欧范围内。 c极限参数 （1）最大漏极电流IDM （2）最大漏源电压U(BR)DS （3）最大栅源电压U(BR)GS
MOS管分耗尽型和增强型两大类，而每类又分N沟道和P沟道。
耗尽型是指在UGS=0时，管内已建立沟道，加上漏源电压UDS， 便会产生漏极电流ID。以后，加上适当极性的UGS，ID逐渐减小。
增强型是指在UGS=0时，管内无沟道，加上漏源电压UDS，不会 产生漏极电流ID。只有当UGS具有一定极性且达到一定数值之后， 管子内才会产生导电沟道（增强）。
（4）最大耗散功率PDM
4
场效应晶体管的特点
1 场效应晶体管是一种电压控制器件
2 场效应晶体管输入端几乎没有电流 3 场效应晶体管利用一种载流子导电
4 场效应晶体管的源漏极有时可以互换使用
5 场效应晶体管的制造工艺简单，便于大规模集成 6 MOS管输入电阻高，栅源极容易被静电击穿 7 场效应晶体管的跨导较小
《场效应晶体管》课件
六、总结
FET的优点与缺点
总结FET的优点和限制，帮助 您全面了解这一器件。
发展前景和应用前景
展望FET在未来的发展前景， 并探讨其在各个领域的应用 前景。
拟定的改善方案
提出改善FET性能和应用的建 议和方案，促进该技术的进 一步发展。
二、结构和工作原理
FET的结构组成
了解FET的结构和组成对于理解其工作原理至关 重要。
FET的工作原理
详细介绍FET的工作原理，包括导通和截止状态 的转换。
N型和P型FET的区别
掌握不同类型FET之间的区别，并理解其不同的 工作原理。
灵敏度和增益
解释FET的灵敏度和增益，以及对电路性能的影 响。
三、特性参数
2
2. FET振荡器
探索FET作为交流放大器的应用，详细介绍FET振荡器的基本电路和简单振荡电路。
五、FET的变型
M O SFET
MOSFET是一种常见的FET变型， 具有优异的性能和应用范围。
JFET
JFET是另一种重要的FET变型，适 用于一些特定的电路和应用。
基于FET的新型器件
介绍一些基于FET技术的新型器 件，展示FET在未来的发展前景。
《场效应晶体管》PPT课 件
欢迎来到《场效应晶体管》的PPT课件！本课程将介绍场效应晶体管的概述、 结构、工作原理、特性参数、常见的电路以及FET的变型，通过详细的讲解和 实例演示，帮助您深入理解这一关键器件的原理和应用。
一、场效应晶体管概述
场效应晶体管是一种重要的半导体器件，广泛应用于电子领域。它具有独特 的优势和一定的限制，而且可以在各种应用场景中发挥重要作用。
典型的FET参数
介绍常见的FET参数，如漏极电 流、跨导和截止电压。
场效应晶体管原理
场效应晶体管原理
场效应晶体管（Field Effect Transistor，缩写为FET）是一种
由金属-氧化物-半导体（MOS）结构组成的三端器件，用于放
大和调节电信号。
其原理基于场效应的作用，通过控制栅极下的电场强度来改变源漏路径上的电导。
FET由源极、漏极和栅极组成。
栅极附近有一层氧化物，形成一种绝缘层，从而隔离栅极与直接接触的半导体。
当栅极施加电压时，形成栅-源结和栅-漏结的电场，改变了源漏通道的导
电特性。
栅极电压为零时，FET处于截止状态，无法通过电流。
当半导体材料与栅极之间存在一个正电压时，形成一个电场，将自由载流子（电子或空穴）引向栅区域。
此时FET处于增强状态，电流可以通过源漏通道。
栅极电压的变化可以控制源漏通道的宽度，进而调节电流的大小。
当栅极电压增加，电场增强，源漏通道的宽度减小，电流减小；反之亦然。
这样就实现了对电流的放大和控制。
场效应晶体管相比于双极性晶体管具有许多优点，如电流增益高、输入电阻大、频率响应范围宽等。
因此，FET被广泛应用于放大器、开关和模拟电路等领域。
场效应晶体管内部结构_概述说明以及解释
场效应晶体管内部结构概述说明以及解释1. 引言1.1 概述场效应晶体管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种非常重要的电子器件，被广泛应用于电子领域中。
它由半导体材料制成，具有控制和放大电流的功能，因此在集成电路、通信设备、计算机等领域中发挥着至关重要的作用。
1.2 文章结构本文将对场效应晶体管内部结构进行详细概述说明，并解释其工作原理。
文章主要分为五个部分。
首先，在引言部分我们将对场效应晶体管进行简单介绍并阐明文章的目的。
然后，在"2. 场效应晶体管内部结构"部分中，我们将深入研究晶体管的基本构成部分以及核心元件，并详细解释其工作原理。
接下来，在"3. 具体示意图和示例说明"部分，我们将通过图解和实例来更加生动地展示不同类型晶体管的布局和结构，并介绍其中关键细节。
随后，在"4. 内部结构对性能影响评估"部分中，我们将对子微米技术、材料选择以及设计参数等方面对性能的影响进行评估和探讨。
最后，在"5. 结论与展望"部分，我们将对研究结果进行总结，并展望未来发展方向。
1.3 目的本文旨在全面而系统地介绍场效应晶体管的内部结构，并解释其工作原理。
通过对具体示意图和实例的说明，读者能够更加直观地理解晶体管的布局和关键细节。
此外，文章还将评估内部结构对性能的影响，并提供一些优化策略。
通过阅读本文，读者可以深入了解场效应晶体管的内部结构及其重要性，为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。
2. 场效应晶体管内部结构：场效应晶体管是一种重要的电子元件，广泛应用于集成电路和电子设备中。
了解其内部结构对于理解其工作原理和性能具有重要意义。
本部分将详细介绍场效应晶体管的内部结构。
2.1 基本构成部分：场效应晶体管主要由三个基本组成部分构成，即栅极、漏极和源极。
栅极是位于中间的控制电极，通过控制栅极上的信号可以调节漏源通道中的载流子浓度从而控制电流。
mos场效应晶体管
mos场效应晶体管
Mos场效应晶体管是一种由晶体管和一组极性电极组成的可控制的电晶体元件，它的构造有着三个基本构元：主要是活塞片，源极和漏极。
Mos场效应晶体管是半导体电子器件中的重要一部分，它由两个栅极桥式构成，由垂直排列的源极，漏极，活塞片和双栅极构成，通过改变活塞片的位移来改变电路参数，以实现对电路的控制，是工业等领域应用十分广泛的半导体元件。
它具有较低的截止电压，低风险，高稳定性，低功耗，高可靠性等优点，适用于低功耗、放大、抑制、调节等电路应用。
砷化镓场效应晶体管
砷化镓场效应晶体管
砷化镓场效应晶体管（GaAs FET）是一种基于砷化镓半导体材料制造的场效应晶体管。
它被广泛应用于微波和射频电子设备中，因其高频性能优越而备受青睐。
让我们来了解一下砷化镓场效应晶体管的基本结构。
它由源极、漏极和栅极三个主要部分组成。
其中，源极和漏极之间的通道是由砷化镓材料形成的。
栅极则位于通道的上方，可以通过控制栅极电压来改变通道的导电性能。
砷化镓场效应晶体管具有许多优点。
首先，由于砷化镓材料的高电子迁移率，它具有出色的高频性能。
这使得它在微波和射频电子设备中能够传输和放大高频信号。
其次，砷化镓材料的能隙较大，它具有较低的噪声系数和较高的饱和电流。
这使得它在低功耗和高增益的应用中表现出色。
砷化镓场效应晶体管的工作原理如下：当栅极电压为零时，通道处于关闭状态，电流无法通过。
而当施加负向栅极电压时，通道会打开，电流可以从源极流向漏极。
通过调节栅极电压的大小，可以控制通道的导电性能，从而实现对电流的调控。
砷化镓场效应晶体管在通信领域有着广泛的应用。
它可以用于设计和制造高频放大器、混频器和振荡器等关键组件。
此外，砷化镓场效应晶体管还可以在卫星通信、无线电通信以及雷达系统等领域发
挥重要作用。
砷化镓场效应晶体管是一种具有优越高频性能的半导体器件。
它的应用领域广泛，并在通信领域发挥着重要的作用。
随着科技的不断发展，砷化镓场效应晶体管有望在未来的电子设备中发挥更大的作用。
场效应晶体管工作状态-概述说明以及解释
场效应晶体管工作状态-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容为：场效应晶体管（Field Effect Transistor，缩写为FET）是一种重要的半导体器件，广泛应用于电子设备中。
它是一种可以控制电流流动的三个电极的器件，包括栅极、漏极和源极。
与普通的双极型晶体管相比，场效应晶体管具有更高的输入电阻、较低的噪声和较高的频率响应，使得它在放大、开关和模拟电路中具有很大的优势。
场效应晶体管的工作原理是基于栅极电场的控制作用。
通过在栅极施加一定的电压来控制漏极和源极之间的电流，从而实现对电路的控制。
场效应晶体管的工作状态可以通过栅极电压和漏极电流来表示，主要包括截止、放大和饱和三个状态。
在截止状态下，栅极电压较低，漏极电流较小，晶体管处于关闭状态，电路中几乎没有电流流动。
在放大状态下，栅极电压适当增加，漏极电流逐渐增大，晶体管开始放大信号。
在饱和状态下，栅极电压继续增加，漏极电流达到最大值，晶体管处于稳定放大状态。
场效应晶体管的特性参数包括漏极电流、互导、最大功率、负反馈等。
这些参数反映了器件的工作性能和特点，对于电子设备的设计和应用具有重要的指导意义。
总而言之，场效应晶体管作为一种重要的半导体器件，在电子设备中发挥着重要的作用。
它的工作原理和工作状态对于理解和应用该器件至关重要。
深入了解场效应晶体管的工作状态和特性参数，对于合理设计电子电路、提高电路性能具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应包含对整个文章的结构进行简要介绍和概述。
需要说明文章的主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的。
在概述中，可以简要介绍场效应晶体管的重要性和广泛应用，以及为什么有必要探讨其工作状态。
接着，说明文章的结构，即引言、正文和结论三个主要部分。
最后，明确文章的目的，即为了深入理解场效应晶体管的工作状态及其特性参数。
正文部分是文章的核心，主要包括场效应晶体管的基本原理、工作状态以及特性参数。
电力场效应晶体管(MOSFET)
跨导反映了栅源电压对漏极电流的控制能力。
电力电子器件概述
7 极间 电容
MOSFET的三个电极之间分别存 在极间电容CGS、CGD和CDS。
一般生产厂家提供的是漏源极短路的输入电容Ciss、 共源极输出电容Ccss和反向转移电容Crss。它们之 间的关系是：
Ciss=CGS+CGD Crss=CGD Ccss=CDS+CGD
场效应管能承受的最高工 作电压，是标称MOSFET 额定电压的参数。
通常选UDS为实际工作电压的2~3倍。
2 漏极直流 电流ID和 漏极脉冲 电流幅值 IDM
3
通态 电阻 Ron
电力电子器件概述
在规定的测试条件下，最大 漏极直流电流、漏极脉冲电 流的幅值，是标称MOSFET额 定电流的参数。
在一定栅源电压下，MOSFET 从可变电阻区进入饱和区时的 直流电阻值。
一次开通、关断损耗分别为Pon、Poff，则有
开关损耗： PS=(Pon+Poff)ƒ
通态损耗： PC=RonID²
断态损耗： PL=0
应用高频开关
MOSFET内部发热功率 : PD≈PS+P注C 意开关损耗
使用时应限制器件的功耗，使PD>PDmax，并提供
良好的散热条件使器件温升不超过额定温升。
电力电子器件概述
过式 Ps=1/2UdI0fs(tc(on)+tc(off)) 可知，此时可以具有很 高的开关速度。
❊300~400V等级的MOSFET仅仅当开关频率超出
30~100kHZ时才与双极晶体管差不多。
❊低电压时多选择MOSFET。
电力电子器件概述
❊当额定电压超过1000V，但额定电流比较小时，
数电03场效应晶体管及其放大电路
ID
2V
UGS=1V UDS
2 耗尽型绝缘栅场效应管 1.1 结构特点（以 N沟道为例）
SiO2绝缘层
源极 栅极 漏极 S G D 在制造管子时，即在 SiO2绝缘层中掺入大量正 离子，因而在两个 N+区 之间感应出许多电子，形 成原始导电沟道。
N+
N+
P型硅衬底
1.2 工作特点 由于有原始导 电沟道的存在，当 UGS=0时，在UDS的 作用下，也会有电 流ID。
P型硅衬底
N沟道 沟通源区与漏区 与衬底间被耗尽层绝缘
●
S N+
- + UGS G
- + UDS ID D N+
耗尽层
P型硅衬底
导电沟道形成后， UDS越大，ID越大。
●
S
- + UGS G
- + UDS ID D N+
UGS越大，电场越 强，沟道越宽，沟 道等效电阻越小。
N+
P型硅衬底
1.3 特性曲线
uS
RG2 s RG2
id D T S RD
RS + uS -
RL
uo RG1 C1 +
ui
RG1
+UDD
RD
C2 +
T RL uo
RS +
ui
uS
RG2 RSS
CS
-
id G ugs RG2 D T S RD
RS + uS -
RL
uo
ui
RG1
id G RS + D ugs S
id gmugs RD RL uo
场效应晶体管基本结构
场效应晶体管基本结构
场效应晶体管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种半导体器件，它的工作原理是根据外加电场的作用改变半导体通道的电导率来改变电流的大小。
FET主要由源极、漏极和栅极三个电极组成，其中栅极在工作中起着重要作用，控制着FET管道的电导率。
FET的基本结构包括外观结构和内部结构。
FET外观上看起来与双极性晶体管（BJT）类似，但在内部结构上有很大的区别。
FET主要由P型或N型半导体材料制成的三明治式结构组成，其中夹心层为控制电流的结构。
FET内部结构由多个区域组成，其中包括掺杂材料（即具有P型或N 型半导体特性的材料），用于形成半导体型材和栅极的金属材料。
其中的金属栅极在控制电流方面具有核心作用，能够影响漏极和源极之间的电流。
根据N型或P型材料的选择，FET分别分为N沟道场效应晶体管（N-channel FET）和P沟道场效应晶体管（P-channel FET）两种。
在FET工作时，栅极引入的电荷会产生电场，从而引导电子或空穴通过沟道流动，从源极到漏极，从而实现电流的流动。
由栅极产生的电场是FET与BJT的一个最主要区别。
相较于BJT的控制结构，FET的
电场是由未掺杂的金属材料控制的，这一设计优化了晶体管的速度和功耗，使FET更加适合大规模集成电路（IC）的开发和应用。
综上所述，FET的基本结构主要由源极、漏极和栅极组成，其中栅极控制着晶体管导通的开关。
FET内部结构由多个区域组成，包括半导体型材和金属栅极。
FET工作时根据栅极产生的电场来控制电流，相较于BJT在速度和功耗方面更有优势，被广泛应用于电子电路中。
场效应晶体管
场效应晶体管2篇场效应晶体管是一种重要的电子元件，具有广泛的应用领域。
它是一种三极管，通过控制栅电压来调节源、漏之间的电流。
下面我将为大家详细介绍场效应晶体管的工作原理、特点以及应用。
场效应晶体管的工作原理是基于电场效应。
晶体管的主要构成是控制极、漏极和源极。
当没有电压施加在控制极上时，源电极和漏电极之间没有电流流过。
而当我们施加一个正电压在控制极上时，电场会导致沿着晶体管的电导路径形成可控的导电通道，从而使得源极和漏极之间的电流流动起来。
这个电流的大小则由控制极上的电压决定。
场效应晶体管有两种基本类型：N沟道型和P沟道型。
N沟道型场效应晶体管中，控制极和漏极之间的电流是由N型的半导体物质构成的。
而P沟道型则是由P型的半导体物质构成。
两者的主要区别在于电场效应的形成方式和导电通道的极性。
场效应晶体管具有许多优点，使其在各个领域得到广泛应用。
首先，场效应晶体管的电流增益高，因此可以在弱信号条件下工作。
其次，场效应晶体管体积小，功耗低，对于便携设备的设计非常有利。
此外，它还具有快速的开关速度和较高的频率响应，适用于高频率信号的放大和开关。
最后，由于它是通过控制极电压来控制电流的，而不是通过电流来控制电压，因此具有极好的输入阻抗和输出阻抗匹配能力。
场效应晶体管在电子领域的应用非常广泛。
首先，它被广泛用于放大和开关电路中。
由于其高频率响应和快速的开关速度，可以有效地放大高频信号。
其次，场效应晶体管在数字逻辑门电路中也有重要作用。
它可以用作开关，实现逻辑操作。
再者，场效应晶体管还被用于模拟电路，如放大器、振荡器和稳压器。
其性能稳定可靠，能够提供稳定的工作电流和电压。
此外，场效应晶体管还被广泛应用于功率放大器、射频收发器、调制解调器和光电器件等领域。
总结起来，场效应晶体管是一种重要的电子元件，具有灵活的工作原理和广泛的应用领域。
它通过控制栅电压来调节源、漏之间的电流，具有高增益、快速的开关速度和小体积的优点。
nmos场效应晶体管
NMOS场效应晶体管是一种重要的电子元件，它在许多电子设备中发挥着重要的作用。
下面我将从背景、工作原理、特点和应用等方面介绍NMOS场效应晶体管。
一、背景场效应晶体管是一种电压控制器件，它通过控制电场来控制通过的电流。
NMOS（氮氧化物金属场效应晶体管）是一种基于金属氧化物半导体晶体管（MOSFET）的场效应晶体管，具有速度快、功耗低、工艺简单等优点，因此在各种电子设备中广泛应用。
二、工作原理NMOS场效应晶体管的工作原理是基于半导体表面的PN结（pn结）的静电感应效应。
当有适当电信号作用于栅极时，半导体表面产生感应电荷，从而形成电场，改变漏极和源极之间的电势差，实现电流的控制。
三、特点1. 速度快：NMOS场效应晶体管利用半导体物理原理，通过控制电场来控制电流，因此具有很高的响应速度和很高的驱动电流能力。
2. 功耗低：NMOS场效应晶体管的功耗与栅极电压和源极电流有关，可以通过调节栅极电压来控制功耗。
3. 兼容性好：NMOS场效应晶体管与CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺兼容，可以与其他元件集成在同一芯片上，实现高集成度、低功耗和低成本的目的。
四、应用NMOS场效应晶体管在各种电子设备中都有广泛的应用，例如计算机主板、电源管理芯片、通信设备、消费电子等。
它可以作为放大器、开关、稳压电路等电子元器件使用，实现各种电子功能。
此外，NMOS场效应晶体管还可以与其他元件组成集成电路，提高电路的可靠性和稳定性。
在实际应用中，NMOS场效应晶体管还面临一些挑战，例如热稳定性、耐压能力和噪声能力等。
因此，在选择和使用NMOS场效应晶体管时，需要根据具体应用场景和性能要求进行评估和选择。
总之，NMOS场效应晶体管是一种重要的电子元件，具有速度快、功耗低、兼容性好等优点，在各种电子设备中发挥着重要的作用。
了解其工作原理、特点和应用，有助于更好地理解和应用NMOS场效应晶体管，为电子技术的发展和应用做出贡献。
MOS 场效应晶体管
工作原理
mosfet通过在金属-氧化物-半导 体结构上施加电压，控制电子流动， 实现信号放大和开关作用。
结构
mosfet由栅极、源极、漏极和半导 体层组成，具有对称的结构。
mos 场效应晶体管的应用
集成电路
mosfet是集成电路中的基本元件， 广泛应用于数字电路和模拟电路 中。
工作原理概述
电压控制
导电通道的形成与消失
mos场效应晶体管是一种电压控制器 件，通过在栅极施加电压来控制源极 和漏极之间的电流流动。
随着栅极电压的变化，导电通道的形 成与消失，从而控制源极和漏极之间 的电流流动。
反型层
当在栅极施加正电压时，会在半导体 表面产生一个反型层，使得源极和漏 极之间形成导电通道。
电压与电流特性
转移特性曲线
描述栅极电压与漏极电流之间关 系的曲线。随着栅极电压的增加， 漏极电流先增加后减小，呈现出
非线性特性。
跨导特性
描述源极电压与漏极电流之间关 系的曲线。跨导反映了mos场效
应晶体管的放大能力。
输出特性曲线
描述漏极电压与漏极电流之间关 系的曲线。在一定的栅极电压下， 漏极电流随着漏极电压的增加而
增加，呈现出线性特性。
Part
03
mos 场效应晶体管的类型与 特性
nmos 场效应晶体管
总结词
NMOS场效应晶体管是一种单极型晶体管，其导电沟道由负电荷主导。
详细描述
NMOS场效应晶体管通常由硅制成，其导电沟道由负电荷主导，因此被称为 NMOS。在NMOS中，电子是主要的载流子，其源极和漏极通常为n型，而衬 底为p型。
制造工艺中的挑战与解决方案
1 2 3
电力场效应晶体管介绍
电力场效应晶体管介绍电力场效应晶体管（Power MOSFET）是一种主要用于功率放大和开关控制的半导体器件。
它是MOS（金属氧化物半导体）结构的一种变体，通过调节栅极电压来控制电流的流动。
电力场效应晶体管具有低电阻、高开关速度和高工作频率等特点，因此被广泛应用于电子设备和电力系统中。
电力场效应晶体管的核心结构包括源极、漏极和栅极。
源极是电流的进入端，漏极是电流的输出端，栅极则用于控制电流的流动。
栅极和漏极之间通过一层绝缘层（通常是氧化铝）隔离，以防止电流的直接流动。
在工作时，通过调节栅极电压，可以改变电力场效应晶体管的导通状态，从而控制电流的大小。
电力场效应晶体管的特点之一是低电阻。
由于其结构的优化设计和材料的选择，电力场效应晶体管能够承受较大的电流而产生较小的电阻。
这使得它在功率放大和开关控制方面具有优势，能够更有效地传输电能。
同时，电力场效应晶体管还具有较低的导通电压损失，从而可以减少能量的消耗。
另一个重要特点是高开关速度。
电力场效应晶体管的栅极结构可以快速地响应控制信号，将其转化为对电流的精确控制。
这种快速的开关特性使得电力场效应晶体管能够在短时间内实现高频率的开关操作，适用于需要频繁开关的应用场景。
例如，在直流至交流变换器中，电力场效应晶体管可以高效地将直流电能转换为交流电能。
电力场效应晶体管还具有较高的工作频率。
由于其结构的优化和材料的选择，电力场效应晶体管能够在较高的频率下工作而不损失性能。
这使得电力场效应晶体管在高频电路和射频应用中得到广泛应用。
例如，在无线通信系统中，电力场效应晶体管可以用于功率放大器，提供稳定的信号放大功能。
电力场效应晶体管的应用范围非常广泛。
在电子设备中，电力场效应晶体管常用于功率放大器、开关电源、电机驱动和逆变器等电路中，提供高效的功率控制和转换功能。
在电力系统中，电力场效应晶体管可以用于电能负载控制、电机驱动和电力变换等领域。
此外，电力场效应晶体管还可以用于太阳能电池板的功率调节和电动汽车的电池管理系统等应用中。
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MOSFET: ID C 2 O lW X(VGS VGS()t2h
JF完E整T版:课件IpDpt
I
DSS
1
VGS VGS(off)
2
26
几种FET管子的转移特性曲线比较:
ID(mA)
耗尽型
结型
增强型
耗尽型 ID(mA)
增强型
结型
VGS(off ) VGS(th) VGS(th)
VGS (V)
G
VGS ID(VGS )
VBE(on)
-
IB
-
S
S
E
▪ 场效应管G、S之间开路 ，IG0。
三极管发射结由于正偏而导通，等效为VBE(on) 。
▪ FET输出端等效为压控电流源， ID受VGS控制。
三极管输出端等效为流控电流源，满足IC= IB 。
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具体电路分析
29
小信号等效电路
3.5 场效应管电路的分析方法
N沟道 耗尽型（DMOS） P沟道
N沟道 增强型（EMOS） P沟道
沟道：指载流子流通的渠道、路径。N沟道是指
以N型材料构成的区域作为载流子流通的路径；P沟道
指以P型材料构成的区域作为载流子流通的路径。
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4
3.1 场效应管的工作原理
JFET与MOSFET工作原理相似，它们都
是利用电场效应来控制电流，即都是利用改变
34
▪ MOS管截止模式判断方法
截止条件
N沟道管：VGS < VGS(th) P沟道管：VGS > VGS(th)
▪ 非饱和与饱和（放大）模式判断方法
假定MOS管工作在放大模式：
a)由直流通路写出管外电路VGS与ID之间关系式。 b)利用饱和区数学模型： ID C 2 O lW X(VGS VGS()t2h) c)联立解上述方程，选出合理的一组解。
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 D2
T 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。
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28
3.4 场效应管的等效电路
3.4.1 FET直流简化电路模型(与三极管相对照)
ID
IG0
DG
+
ID
D
IB
B
+
IC
C
d)判断电路工作模式：
若|VDS| < |VGS–VGS(th)|
非饱和模式（需重新计算Q点）
若|VDS| > |VGS–VGS(th)| 完整版课件放pp大t 模式
35
小信号等效电路法
场效应管小信号等效电路分法与三极管相似。
▪ 画交流通路 ▪ 将FET用小信号电路模型代替 ▪ 计算微变参数gm、rds ▪ 利用微变等效电路分析交流指标。
场效应管电路分析方法与三极管电路分析方 法相似，可以采用估算法分析电路直流工作点； 采用小信号等效电路法分析电路动态指标。
估算法
场效应管估算法分析思路与三极管相同，只是 由于两种管子工作原理不同，从而使外部工作条件 有明显差异。因此用估算法分析场效应管电路时， 一定要注意自身特点。
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17
饱和区（放大区）外加电压极性及数学模型
▪ VDS极性取决于沟道类型 N沟道：VDS > 0， P沟道：VDS < 0
▪ VGS极性取决于工作方式及沟道类型
增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。
耗尽型MOS管： VGS 取值任意。
结型FET管： VGS与VDS极性相反。
▪ 饱和区数学模型
VGS
衬底表面层中 负离子、电子
形成空间电荷区 并与PN结相通
VDS =0
S -VGS + G
U
反型层
D
P+
N+
N+
P
VGS 开启电压VGS(th) 表面层 n>>p 形成N型导电沟道
VGS越大，反型层中n 越多，导电能力越强。
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返1回6
3.2 场效应管的伏安特性曲线（以NEMOSFET为例）
ID
由于场效应管的栅极
电流为零，故不讨论输 入特性曲线。
共源组态特性曲线：
IG0 VG+-S
+
T VDS
-
输出特性：
ID= f ( VDS )
VGS = 常数
转移特性：
ID= f ( VGS )
VDS = 常数
转移特性与输出特性反映场效应管同一物理过程，
它们之间可以相互转换。
NDMOSFET的特性曲线 完整版N课J件FpEpTt 的特性曲线
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。
• 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）
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3
一、场效应管的种类
按结构不同分为
绝缘栅型场效应管MOSFET N沟道
结型场效应管JFET P沟道
MOSFET
（按工作方式不同）
注：具体分析将在第四章中详细介绍。
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返回36
场效应管与三极管性能比较
项目 器件
电极名称
工作区
导输 电 入跨 类 电导 型阻
三 极 管
ebc 极极极
放 大 区
饱 和 区
双 极 小大 型
场效 应管
s gd 极极极
饱 和 区
非饱 和区
单 极 型
大小
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37
下一章 放大原理
❖ 谢谢观看
栅源电压vGS，来改变导电沟道的宽度和高度， 从而改变沟道电阻，最终达到对漏极电流iD 的 控制作用。不同之处仅在于导电沟道形成的原
理不同。(下面我们以N沟道JFET、N沟道增强
型为例进行分析）
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10
➢ 3.1.2 N沟道EMOSFET沟道形成原理
• 假设VDS =0，讨论VGS作用
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VGS(off )
VGS(th) VGS(th)
VGS(V)
N沟 0
增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。
耗尽型MOS管： VGS 取值任意。
结型FET管： VGS与完V整D版S极课件性pp相t 反。
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3.3 场效应管的使用注意事项
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。
线
性
电
子
电
路
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1
主要内容
3.0 概述
3.1 场效应管的工作原理
3.2 场效应管特性曲线
3.3 场效应管的使用注意事项
3.4 场效应管的等效电路
3.5 场效应管电路的分析方法
完整版课件ppt
2
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。