场效应管及其基本电路详解知识课件
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第五章-场效应管PPT课件
G
vGS<Vp vGD=VP时
D iD
N
vDS
PP
vGS
S
-
11
此时，电流iD由未 被夹断区域中的载 流子形成，基本不 随vDS的增加而增加， 呈恒流特性。
G
vGS<Vp vGD=VP时
D iD
N
vDS
PP
vGS
S
-
12
D iD
N
vDS
G PP
vGS
S
结论：
（1）因为栅源间加反向电压，故栅极几乎不取电流；
gm的大小可以反映栅源电压VGS对漏极电流iD的控制能力 的强弱。
gm可以从转移特性或输出特性中求得，也可以用公式计 算出来。
2.输出电阻r ds
输出电阻rds定义为
r ds
dv DS di D
v GSQ
-
21
四、关于温度稳定性 场效应管导电机理为多数载流子导电，热稳定
性较晶体三极管好。而且场效应管还存在一个零温度系 数点，在这一点工作，温度稳定性会更好。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
-
23
5.2 绝缘栅场效应管(MOS管):
MOS电容
SiO2绝缘层
+++++ - -----
P
金属铝
E
P型基底
电子反型层
-
24
SiO2绝缘层
掺入了大量的碱金 属正离子Na+或K+
金属铝
+++++ - -----
P
P型基底
电子反型层
-
25
一、结构和电路符号
vGS<Vp vGD=VP时
D iD
N
vDS
PP
vGS
S
-
11
此时，电流iD由未 被夹断区域中的载 流子形成，基本不 随vDS的增加而增加， 呈恒流特性。
G
vGS<Vp vGD=VP时
D iD
N
vDS
PP
vGS
S
-
12
D iD
N
vDS
G PP
vGS
S
结论：
（1）因为栅源间加反向电压，故栅极几乎不取电流；
gm的大小可以反映栅源电压VGS对漏极电流iD的控制能力 的强弱。
gm可以从转移特性或输出特性中求得，也可以用公式计 算出来。
2.输出电阻r ds
输出电阻rds定义为
r ds
dv DS di D
v GSQ
-
21
四、关于温度稳定性 场效应管导电机理为多数载流子导电，热稳定
性较晶体三极管好。而且场效应管还存在一个零温度系 数点，在这一点工作，温度稳定性会更好。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
-
23
5.2 绝缘栅场效应管(MOS管):
MOS电容
SiO2绝缘层
+++++ - -----
P
金属铝
E
P型基底
电子反型层
-
24
SiO2绝缘层
掺入了大量的碱金 属正离子Na+或K+
金属铝
+++++ - -----
P
P型基底
电子反型层
-
25
一、结构和电路符号
场效应管——培训课件
（3）击穿区（图中Ⅲ区）
当VDS 增至一定数值后，I D 剧增，出现电击穿。如果对 此不加限制，将损坏管子。因此，管子不允许工作在这个 区域。
图2.2.6 结型场效应管的输出特性曲线
3. 跨导（gm） 反映在线性放大区 VGS对ID的控制能力。单位是μA/V 。
gm
I D VGS
(2.2.1)
2.2.2 绝缘栅场效应管 绝缘栅场效应管是一种栅极与源极、漏极之间有绝缘层 的场效应管，简称MOS管。 特点：输入电阻高，噪声小。 分类：有P沟道和N沟道两种类型；每种类型又分为增强 型和耗尽型两种。 一、结构和工作原理 1. N沟道增强型绝缘栅场效应管
图2.2.8 N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理
（3）在 VDS 0 时： 若 VGS VT ，反型层消失，无导电沟道，ID 0 ； 若 VGS VT ，出现反型层即(导电沟道)，D、S之间有
电流 I D 流过； 若VGS 逐渐增大，导电沟道变宽，I D 也随之逐渐增大，
即 VGS控制 I D 的变化。
图2.2.7 N沟道增强型绝缘栅场效应管
工作原理如图2.2.8所示： （1）当 VGS 0 ，在漏、源极间加一正向电压VDS 时，漏 源极之间的电流 ID 0 。 （2）当VGS 0 ，在绝缘层和衬底之间感应出一个反型层， 使漏极和源极之间产生导电沟道。在漏、源极间加一正向电 压VD开S时启，电将压产VT生：电增流强ID型。MOS管开始形成反型层的栅源电压。
图2.2.9 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管
二、绝缘栅场效应管的特性曲线和跨导 以N沟道MOS管为例。 1. 转移特性曲线 N沟道MOS管的转移特性曲线如图2.2.10所示。 增强型：当VGS 0 时，ID 0 ；当VGS VT 时，ID 0 。 耗尽型：当 VGS 0 时，ID 0 ；当VGS 为负电压时I D 减小；当VGS VP 时，ID 0 。
场效应管及其基本放大电路专业课件PPT
uGD=UGS(off)，则虚线上各点对应的 uDS=uGS-UGS(off)。
特点：
u u
1、iD几乎与uDS成线性关系，管子相当于线性电阻。
2、改变uGS时，特性曲线斜率变化，因此管子漏极欲源极之间 可以看成一个由uGS控制的线性电阻，即压控电阻。uGS愈负,特 性曲线斜率愈小,等效电阻愈大。
（2）恒流区（饱和区）
3.1.1结型场效应管（JFET）的结构
结型场效应管是一种利用耗尽层宽度改变导电沟道的宽窄 来控制漏极电流的大小的器件。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。P区 即为栅极g(G)，N型硅的一端是漏极d(D)，另一端是源极s(S)。
箭头方向表示栅结正偏或正偏时栅极电流方向。
把开始形成反型层的
uGS值称为该管的开启电 压UGS(th)。
N沟道增强型MOSFET特性曲线
i u
i
uU
u
u
u
u
u
输出特性
u
u
转移特性曲线
在 恒 iD I 流 D 0 (U u G G (tS 区 ) h S -1 )2 I ， D 0 是 u G S 2 U G S时 (th iD ) 值 的
(c)进这一时步，增若加在u漏GS，源当间u加GS电＞压UGuSD(tSh，)
UDS
就时能，产由生于漏此极时电的流栅极iD，电即压管已子经开比较
启强。，栅极下方的P型半导体表层中
聚集较多的电子，将漏极和源极沟
通就u沟G，可道S值形以电越成形阻大沟成越，道漏小沟。极，道如电在内果流同自I此样D由。时u电在DuSD子栅S电>越极0压，多下， 方作导用电下沟，道i 中D 越的大电。子这，样因，与就P型实区 的现载了流输子入空电穴压极uG性S 相对反输，出故电称流为i D反 型的层控。制随。着uGS的继续增加，反型
电子技术基础课件 第五章 场效应管及其基本放大电路讲解
? VG
? VS
?
? RG 2
? ?
RG
1
?
RG 2
VDD ? VSS
? ? VSS ? ?
?
RI D ? VSS
当NMOS 管工作在饱和区
? ? I D ? Kn VGS ? VT 2
Rd
VDS ? ?VDD ? VSS ?? I D ?Rd ? R?
R g1
在MOS 管中接入源极 电阻，也具有稳定静 态工作点的作用
第5章 场效应三极管及其放大电路
赵宏安
场效应管
场效应管利用电场效应来控制其电流的大小。只有电子或 空穴导电，为单极型器件。输入阻抗高，温度稳定性好 结型场效应管JFET Junction Type Field Effect Transistor
绝缘栅型场效应管MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor type Field Effect Transistor ，制造工艺成熟，用于高密度的VLSI 电路和大容量的可编程器件或存储器
1 λiD
2. 低频互导gm
互导反映了vGS 对iD 的控制能力，
gm ?
? iD ? vGS
V DS
相当于转移特性曲线上工作点的 斜率。单位是mS或? S
十分之几至几mS，互导随管子工作点不同而变
N沟道EMOSFET
iD ? Kn (vGS ? VT )2
gm ? 2Kn (vGS ? VT ) ? 2 Kn iD
vGD= vGS –vDS=VT
原点附近输出电阻
可变电阻区 vDS? VGS-VT
饱和区 vDS? VGS-VT
5V
vGS >V T
4V
《场效应管》课件
场效应管广泛应用于数字电路、模拟电路、放大器和开关电路等领域，晶体管则广泛应 用于放大器、振荡器、开关电路和电源电路等领域。
场效应管在集成电路中应用广泛，因为其体积小、集成度高、功耗低等特点，晶体管在 音频放大器和功率放大器等大电流、高电压应用领域中应用较多。
优缺点比较
优点
场效应管具有低噪声、高输入阻抗、 低功耗等特点，晶体管具有输出功率 大、响应速度快、线性度好等特点。
开关电路
总结词
场效应管在开关电路中作为开关元件，能够控制电路的通断 状态。
详细描述
场效应管具有快速开关速度和低驱动电流的优点，适用于各 种数字和模拟电路中的开关控制。在开关电路中，场效应管 工作在饱和区和截止区，通过控制栅极电压来控制电路的导 通和截止状态。
振荡电路
总结词
场效应管在振荡电路中作为振荡元件，能够产生一定频率的振荡信号。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的优点，适用于产生高频、低噪声的振荡信号 。在振荡电路中，场效应管工作在放大区或截止区，通过反馈网络控制振荡频率 和幅度。
调制解调电路
总结词
场效应管在调制解调电路中作为调制 和解调元件，能够实现信号的调制和 解调功能。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的 优点，适用于各种通信系统中的调制 解调应用。在调制解调电路中，场效 应管用于信号的调制和解调过程，实 现信号的传输和处理。
行业标准与规范不断完善
03
为了规范市场和推动行业健康发展，未来场效应管行业标准与
规范将不断完善。
THANKS
感谢您的观看
功能。
种类与分类
总结词
场效应管有多种类型和分类方式，按结构可分为结型 和绝缘栅型，按导电沟道可分为N沟道和P沟道。
场效应管在集成电路中应用广泛，因为其体积小、集成度高、功耗低等特点，晶体管在 音频放大器和功率放大器等大电流、高电压应用领域中应用较多。
优缺点比较
优点
场效应管具有低噪声、高输入阻抗、 低功耗等特点，晶体管具有输出功率 大、响应速度快、线性度好等特点。
开关电路
总结词
场效应管在开关电路中作为开关元件，能够控制电路的通断 状态。
详细描述
场效应管具有快速开关速度和低驱动电流的优点，适用于各 种数字和模拟电路中的开关控制。在开关电路中，场效应管 工作在饱和区和截止区，通过控制栅极电压来控制电路的导 通和截止状态。
振荡电路
总结词
场效应管在振荡电路中作为振荡元件，能够产生一定频率的振荡信号。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的优点，适用于产生高频、低噪声的振荡信号 。在振荡电路中，场效应管工作在放大区或截止区，通过反馈网络控制振荡频率 和幅度。
调制解调电路
总结词
场效应管在调制解调电路中作为调制 和解调元件，能够实现信号的调制和 解调功能。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的 优点，适用于各种通信系统中的调制 解调应用。在调制解调电路中，场效 应管用于信号的调制和解调过程，实 现信号的传输和处理。
行业标准与规范不断完善
03
为了规范市场和推动行业健康发展，未来场效应管行业标准与
规范将不断完善。
THANKS
感谢您的观看
功能。
种类与分类
总结词
场效应管有多种类型和分类方式，按结构可分为结型 和绝缘栅型，按导电沟道可分为N沟道和P沟道。
场效应管详解课件
SUMMAR Y
03
场效应管的应用
在数字电路中的应用
总结词
场效应管在数字电路中主要用作开关控制，具有低导通电阻、高速开关特性和 低静态功耗等优点。
详细描述
在数字电路中，场效应管常用于逻辑门电路、触发器、寄存器等数字逻辑电路 中，作为开关元件控制信号的通断。由于其低导通电阻和高开关速度，场效应 管能够实现高速、低功耗的数字逻辑功能。
噪声系数
场效应管在工作过程中产生的噪声与输入 信号的比值，表示场效应管的噪声水平。 噪声系数越低，信号质量越好。
失真系数
场效应管在工作过程中产生的非线性失真 与输入信号的比值，表示场效应管的失真 水平。失真系数越低，信号质量越好。
极限参数
01
02
03
04
最大漏极电流
场效应管能够承受的最大漏极 电流。超过该电流值可能会损
焊接操作
在焊接场效应管时应使用适当的焊接温度和时间，避免过热或时间 过长导致性能下降或损坏。
电源开关
在开关电源时应先关闭电源开关，避免瞬间电流过大对场效应管造 成损坏。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
场效应管的发展趋势与 展望
当前发展状况
场效应管在电子设备 中广泛应用，如放大 器、振荡器、开关等 。
的能量损耗和电磁干扰，提高电源的整体性能。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
场效应管的检测与代换
检测方法
1 2 3
判断电极
通过测量电极间的电阻来判断场效应管的电极， 通常G极与D极之间的电阻较小，S极与D极之间 的电阻较大。
最新第一篇第三章-场效应管及其电路分析ppt课件
iD 0
➢ 耗尽型MOS管
• 制造过程人为地在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入 了大量的K+(钾)或Na+(钠)正离子 。
• vGS=0，靠正离子作用，使P型衬底表面感应出N型 反型层，将两个N+区连通，形成原始的N型导电 沟道。
• vDS一定，外加正栅压(vGS＞0)，导电沟道变厚，沟 道等效电阻下降，漏极电流iD增大；
➢ 极限参数 [最大漏-源电压 V(BR)DS ]
漏极附近发生雪崩击穿时的vDS。
[最大栅-源电压 V(BR)GS ]
栅极与源极间PN结的反向击穿电压 。
[最大耗散功率 PDM]
同三极管的PCM相似。受管子的最高工作温度 及散热条件决定。当超过PDM时，管子可能烧 坏。
1.3.2 场效应管放大电路
(1) 增强型NMOS管的转移特性 在一定vDS下，栅-源电压vGS与漏极电流iD之间的
关系 iDf(vGS)|vDSconst
iD IDO(vVGTS 1)2
IDO是vGS=2VT时的
IDO
漏极电流。
(2) 输出特性(漏极特性)
表示漏极电流iD与漏-源电压vDS之间的关系
iDf(vDS)|vGSconst
自偏压电路 V G SV GV S ID R s
➢ 分压式自偏压电路
• 在自偏压电路的基础上 增加分压电阻构成
• 适用于耗尽型和增强型 FET
VGS VG IDRs
VDD
Rg2 Rg1 Rg2
IDRs
上式称为偏压线方程
若VG＞IDRs，则可适用于增强型管（N沟道）； 若VG＜IDRs，则可适用于耗尽型MOS管或JFET。
• 当 vDS再增加时（即vDS＞ vGS-VT）：iD将不再增加， 趋向饱和。因为vDS再增加 时，近漏端上的预夹断点 向s极延伸，使vDS的增加部 分降落在预夹断区，以维 持iD的大小。
➢ 耗尽型MOS管
• 制造过程人为地在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入 了大量的K+(钾)或Na+(钠)正离子 。
• vGS=0，靠正离子作用，使P型衬底表面感应出N型 反型层，将两个N+区连通，形成原始的N型导电 沟道。
• vDS一定，外加正栅压(vGS＞0)，导电沟道变厚，沟 道等效电阻下降，漏极电流iD增大；
➢ 极限参数 [最大漏-源电压 V(BR)DS ]
漏极附近发生雪崩击穿时的vDS。
[最大栅-源电压 V(BR)GS ]
栅极与源极间PN结的反向击穿电压 。
[最大耗散功率 PDM]
同三极管的PCM相似。受管子的最高工作温度 及散热条件决定。当超过PDM时，管子可能烧 坏。
1.3.2 场效应管放大电路
(1) 增强型NMOS管的转移特性 在一定vDS下，栅-源电压vGS与漏极电流iD之间的
关系 iDf(vGS)|vDSconst
iD IDO(vVGTS 1)2
IDO是vGS=2VT时的
IDO
漏极电流。
(2) 输出特性(漏极特性)
表示漏极电流iD与漏-源电压vDS之间的关系
iDf(vDS)|vGSconst
自偏压电路 V G SV GV S ID R s
➢ 分压式自偏压电路
• 在自偏压电路的基础上 增加分压电阻构成
• 适用于耗尽型和增强型 FET
VGS VG IDRs
VDD
Rg2 Rg1 Rg2
IDRs
上式称为偏压线方程
若VG＞IDRs，则可适用于增强型管（N沟道）； 若VG＜IDRs，则可适用于耗尽型MOS管或JFET。
• 当 vDS再增加时（即vDS＞ vGS-VT）：iD将不再增加， 趋向饱和。因为vDS再增加 时，近漏端上的预夹断点 向s极延伸，使vDS的增加部 分降落在预夹断区，以维 持iD的大小。
第三章第一节场效应管-57页PPT资料
小结:
（1）、ENOS场效应管，主要依靠一种载流子多子，参与 导电————自由电子。 因此，称MOS管为单极型管；而 晶体三极管是由多子和少子两种在流子参与导电，可称为 双极型管。
（2）、通过分析工作原理，可知两个高掺杂的N区与衬底 之间的PN结，必须外加反向偏置电压。
（3）、电路符号中的衬底箭头方向，是PN结外加正向偏 置时的正向电流方向。
VDS/V
VDS 很小时，ID 与 VDS 之间呈线性关系。 输出特性曲线近似为一组直线：
ID/mA 5.5V 5V 4.5V 4V
3.5V
0
VDS/mV
此时，MOS管可看成，阻值受VGS控制的线性电阻器， 其阻值用 Ron 表示。
RonV ID DS
l( 1 ) nCoW x VGS VG(S th )
令 1 称为沟道长度调制系数
则
VA
ID n C 2 l oW x(V G S V G (tS h ))2 (1 V D)S
λ与沟道长度l 有关，l 越小，相应λ就越大。通常
(0.00~5 0.0)V 31
小结：
（a）、不论工作在非饱和区或饱和区，只要 VGS 和 VDS 为定 值时，ID 均与沟道的宽长比（W/l）成正比。
n C 2 l oW x（ 2V G S V G (t)S h )2 ( V G S V G (t)S h )2
nC 2loW x (VGSVG(S th))2
在饱和区内，ID 受 VGS 的控制，而几乎不受 VDS 控制。
G
ID D
ID(VGS)
VGS
S
ID 受 VGS 的控制关系可用转移特性曲线来描述
课件制作：地里木拉提.吐尔逊 许 植
模电课件第三章场效应管及其基本电路
iD
I
D
0
(1
uGS U GSoff
)2
ID0表示uGS=0时所对应的漏极电流。
式中:
ID0
unCox 2
W L
(U
2 GSoff
)
2024年9月17日星期二
模拟电子线路
37
iD
ID0
UGSoff
0
uGS
(a) 图3―10N沟道耗尽型MOS管的特性及符号 (a)转移特性；(b)输出特性；(c)表示符号
2024年9月17日星期二
模拟电子线路
13
3―1―2 结型场效应管的特性曲线
一、转移特性曲线
uGS≤0, iD≥0
iD f (uGS ) uDS C
恒流区中:
iD
IDSS (1
uGS UGSoff
)2
式中: IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值；
UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为
2024年9月17日星期二
模拟电子线路
9
D
P
P
UGS
横向电场作用: ︱UGS︱↑→ PN结耗尽层宽度↑ →沟道宽度↓
S
(b) UGS负压增大, 沟道变窄 图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
2024年9月17日星期二
模拟电子线路
10
D
P
P
UGSoff——夹断电压
UGS
S
(c) UGS负压进一步增大, 沟道夹断 图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
(2) uGS固定, uDS增大, iD增大极小。
2024年9月17日星期二
模拟电子线路
21
场效应管PPT课件
但当UGS较小时，耗尽 区宽度有限，存在导
电沟道。DS间相当于
线ID性电阻。
P
UDS
G NP NP
UGS S
UGS达到一定值时 （夹断电压VP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，漏 D 极电流ID=0A。
ID
P
G PP
RD
UDS
UGS S
当UGS发生变化时，导电沟道的宽 度就发生变化，沟道电阻就发生
VT称为阈值电压
UGS UDS S GD
UGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起
来，UGS越大此 电阻越小。
N
N
P
UGS UDS S GD
当UDS不太大 时，导电沟 道在两个N区 间是均匀的。
N
N 当UDS较大
时，靠近D
P
区的导电沟
道变窄。
UGS UDS
UDS增加，UGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
1.4 场效应管
三极管是电流控制元件，多数载流子和少数载流 子都参与运行，所以被称为双极型器件。
场效应管是电压控制元件,多子导电，输入阻抗高， 温度稳定性好。
场效应管
绝缘栅场效应管 结型场效应管
增强型
耗尽型 N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
1
1.4.1 结型场效应管:
一、结构
基底 ：N型半导体
N沟道结型场效应管的特性曲线
输出特性曲线
ID 可变电阻区
UGS=0V
恒流区
-1V
-3V
夹断区 -4V
-5V
0
U DS
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。
第5章--场效应管及其基本放大电路分析PPT课件
VGG
(uGS)
s
只要不出现夹断区域，沟 道电阻基本决定于uGS， iD随uDS增大线性增大。
2、当uGS为UGS(off) ~ 0 中某一个固定值时，uDS 对漏极电流iD的影响
d iD
(3) 当uDS增大到使uGD=UGS(off)时
g
耗尽层一端出现夹断区。
VDD (uDS)
—称uGD=UGS(off)为预夹断
iD=2.2mA uDS=VDD-RdiD=15-5×2.2 = 4V
当UGS=10V时的预夹断电压为：
管uo子u工R DdS作R =duR 在sGdS可s-V U变D GD 电S (th5 阻) 3 =区3 1 0。1 -4 5 =R5 d6.s6 VV U ID DS11303 3k
例2 电路如图所示，试分析UI为0V、8V和10V 三种情况下Uo为大？
g
N
栅极
N沟道
P沟道
P沟道管的结构示意图和符号
导电沟道
d 漏极 耗尽层
N
g
P
栅极
s 源极 d
s 源极 d
g s
g s
一、结型场效应管的工作原理
为使N沟道场效应管正常工作，应在栅-源之间加负向电 压(UGS<0)，保证耗尽层承受反向电压；漏-源之间加正 向电压uDS，形成漏极电流iD。
d
g
N
改变栅-源之间的电压uGS， 就可以改变耗尽层的宽度和 沟道宽度，沟道电阻随之改 变，从而改变漏极电流iD。
沟道增强型管mos沟道增强型沟道增强型mosmos结构示意图和符号结构示意图和符号型硅为衬底型硅为衬底二氧化硅二氧化硅siosio绝缘保护层绝缘保护层两端扩散出两两端扩散出两个高浓度的个高浓度的底之间形成两底之间形成两pnpn由衬底引出电极由衬底引出电极由高浓度的由高浓度的区引出的源极区引出的源极由另一高浓度由另一高浓度区引出的漏区引出的漏由二氧化硅层表由二氧化硅层表面直接引出栅极面直接引出栅极杂质浓度较低杂质浓度较低电阻率较高电阻率较高型硅为衬底型硅为衬底大多数管大多数管子的衬底子的衬底在出厂前在出厂前连在一起连在一起铝电极金因为栅极和漏极源极之间是绝缘的称绝缘栅型场效压就可改变衬底靠近绝缘层处的感应电荷的多少从而控制漏极电流
场效应管讲解课件
场效应管讲解课件
$number {01}
目录
• 场效应管简介 • 场效应管的应用 • 场效应管的参数与规格 • 场效应管的选择与使用 • 场效应管的发展趋势与未来展望
01
场效应管简介
定义与特性
01
场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）：是一种 利用电场效应控制电流的半导体 器件。
新型材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型材料如碳纳米管、二维材料等 将被应用于场效应管的制造，提高其性能和稳定性。
制程工艺的优化
随着制程工艺的不断进步，场效应管的尺寸将进一步缩小，从而提 高集成度和效率。
智能化与自动化的提升
未来场效应管的生产将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品 质量。
应用领域的拓展
常见问题与解决方案
问题1
场效应管发热严重
解决方案
检查电路是否正常工作，确保散热措施有效。
问题2
场效应管性能不稳定
解决方案
检查电路参数是否匹配，确保工作条件符合要求。
场效应管损坏
问题3
解决方案
检查电路是否存在短路或过载现象，选用更高耐压和电 流的场效应管。
05
场效应管的发展趋势与未来 展望
技术创新与进步
在规定条件下，允许的最大漏极电 流。
交流参数
跨导gm
栅极电压变化与漏极电流变化 的比值。
输出电容COSS
漏源电压变化与漏极电流变化 的比值。
截止频率fT
场效应管的工作频率上限。
低频跨导gmT
漏极电流变化与栅极电压变化 的比值，考虑了漏源电压的影响
。
极限参数
最大允许漏源电压VDSM
在正常工作中，漏源极间允许的最大电压。
$number {01}
目录
• 场效应管简介 • 场效应管的应用 • 场效应管的参数与规格 • 场效应管的选择与使用 • 场效应管的发展趋势与未来展望
01
场效应管简介
定义与特性
01
场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）：是一种 利用电场效应控制电流的半导体 器件。
新型材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型材料如碳纳米管、二维材料等 将被应用于场效应管的制造，提高其性能和稳定性。
制程工艺的优化
随着制程工艺的不断进步，场效应管的尺寸将进一步缩小，从而提 高集成度和效率。
智能化与自动化的提升
未来场效应管的生产将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品 质量。
应用领域的拓展
常见问题与解决方案
问题1
场效应管发热严重
解决方案
检查电路是否正常工作，确保散热措施有效。
问题2
场效应管性能不稳定
解决方案
检查电路参数是否匹配，确保工作条件符合要求。
场效应管损坏
问题3
解决方案
检查电路是否存在短路或过载现象，选用更高耐压和电 流的场效应管。
05
场效应管的发展趋势与未来 展望
技术创新与进步
在规定条件下，允许的最大漏极电 流。
交流参数
跨导gm
栅极电压变化与漏极电流变化 的比值。
输出电容COSS
漏源电压变化与漏极电流变化 的比值。
截止频率fT
场效应管的工作频率上限。
低频跨导gmT
漏极电流变化与栅极电压变化 的比值，考虑了漏源电压的影响
。
极限参数
最大允许漏源电压VDSM
在正常工作中，漏源极间允许的最大电压。
场效应管及其基本电路PPT课件
纵向电场作用：在沟道造成楔型结构（上窄下宽）
图3.1.3 uDS
29.07.2020
B0400091S 模拟电子线路A
13
I D 几乎不变 沟道局部夹断
D
G P
P UDS
UGS S
(b) uGD<UGSoff（预夹断后）
由于夹断点与源极间的沟道长度略有缩短，呈现的沟道 电阻值也就略有减小，且夹断点与源极间的电压不变。
•NJFET结构上相当于NPNBJT
•电极G-B S-E D-S 相对应
•N沟道JFET iD>0
D
C
B
G
S
E
29.07.2020
B0400091S 模拟电子线路A
9
、结型场效应管的工作原理
iDf(uG,SuD)S D
N
G
P
P
S
(a) UGS =0，沟道最宽
图3.1.2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
结型场效应三极管漏源电压对沟道的控制作用.avi
29.07.2020
B0400091S 模拟电子线路A
14
沟道夹断 uGSUGS off
沟道预夹断 1.uGS UGSoff;
2.uGDUGSoff
or u D S u D G u G S u G S U GSof
沟道局部夹断 1.uGS UGSoff;
3.1.3 场效应管的参数
一、直流参数
二、极限参数
三、交流参数
3.2 场效应管工作状态分析及其偏置电路
3.2.1 场效应管工作状态分析
一、各种场效应管的符号对比
二、各种场效应管的特性对比
三、BJT与FET工作状态的对比
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第三章 场效应管及其基本电路 3―1 结型场效应管
3―1―1 结型场效应管的结构及工作原理 3―1―2 结型场效应管的特性曲线 一、转移特性曲线 二、输出特性曲线 1. 可变电阻区 2.恒流区 3. 截止区 4.击穿区
2020/8/6
模拟电子技术
1
3―2 绝缘栅场效应管(IGFET)
3―2―1 绝缘栅场效应管的结构
一、直流参数
二、极限参数
三、交流参数
3―3―2 场效应管的低频小信号模型
2020/8/6
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3
第三章 场效应管及其基本电路
（1）了解场效应管内部工作原理及性能特点。 （2）掌握场效应管的外部特性、主要参数。 （3）了解场效应管基本放大电路的组成、工作原 理及性能特点。 （4）掌握放大电路静态工作点和动态参数（
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D
P
P
UGSoff——夹断电压
UGS
S
(c) UGS负压进一步增大，沟道夹断 图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
2020/8/6
模拟电子技术
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ID＞0 D
沟道预夹断
ID >0 D
G P
P UDS
G P
P UDS
UGS
S
UGS S
(a)uGD>UGSoff（预夹断前）
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2.恒流区 预夹断后所对应的区域。
uGS>UGSoff uGD<UGSoff（或uDS>uGS-UGSoff）
iD的大小几乎不受uDS的控制。
(1)当UGSoff<uGS<0时，uGS变化，曲线平移，iD与uGS 符合平方律关系， uGS对iD的控制能力很强。 (2) uGS固定，uDS增大，iD增大极小。
uGD=UGSoff（预夹断时）
纵向电场作用：在沟道造成楔型结构（上宽下窄）
图3―4 uDS
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I D 几乎不变 沟道局部夹断
D
G P
P UDS
UGS S
(b) uGD<UGSoff（预夹断后）
由于夹断点与源极间的沟道长度略有缩短，呈现
的沟道电阻值也就略有减小，且夹断点与源极间的电
式中：IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值； UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为零。
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iD /mA
I DSS
5
4 为保证场效应管正
3 常工作，PN结必须加 反向偏置电压
2
1
－3 UGSoff
－2 －1 0 uGS /V
(a)转移特性曲线
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当uDS很小时， uDS对沟道的影响可以忽略， 沟道的宽度及相应的电阻值仅受uGS的控制。输 出特性可近似为一组直线，此时，JFET可看成一 个受uGS控制的可变线性电阻器（称为JFET的输 出电阻）；
当uDS较大时， uDS对沟道的影响就不能忽略， 致使输出特性曲线呈弯曲状。
A u、 R i、 R o、 U o）m的分析方法。
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双极型晶体管主要是利用基区非平衡少数载流子 的扩散运动形成电流。
场效应晶体管（场效应管）利用多数载流子的 漂移运动形成电流。
场效应管FET (Field Effect Transistor)
结型场效应管JFET (Junction FET)
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iD /mA
漏极输出特性曲线.avi
可 变 u DS ＝ u G S－UGSoff
电 4阻
UGS ＝0V
区 3
恒
－0.5V
击 穿
流
－1V
区
2
区
－1.5V
1
－2V
UGSoff
0
5
10
15
20 uDS /V
截止区
(b)输出特性曲线
图3―3JFET的转移特性曲线和输出特性曲线
3―2―2 N沟道增强型MOSFET
一、导电沟道的形成及工作原理
二、转移特性
三、输出特性
(1)截止区
(2)恒流区
(3)可变电阻区
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2
3―2―3 N沟道耗尽型 MOSFET
3―2―4各种类型MOS管的符号及特性对比
3―3 场效应管的参数和小信号模型
3―3―1场效应管的主要参数
iDf(uG,SuD)S D
N
G
P
P
S
(a) UGS =0，沟道最宽
图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
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D
P
P
横向电场作用： ︱UGS︱↑ → PN结耗尽层宽度↑
→沟道宽度↓
UGS
S
(b) UGS负压增大，沟道变窄 图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
绝缘栅场效应管IGFET (Insulated Gate FET)
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3―1 结型场效应管
3―1―1 结型场效应管的结构及工作原理
一、结型场效应管的结构
Drain 漏极
D
Gate栅极
G
N
P
型 沟
P
道
Source源极 S
ID
实际 G 流向
D 箭头方向表示栅 源间PN结若加 正向偏置电压时
压不变。
结型场效应三极管漏源电压对沟道的控制作用.avi
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3―1―2 结型场效应管的特性曲线 一、输出特性曲线
uGS≤0， uDS≥0 1. 可变电阻区
预夹断前所对应的区域。 uGS>UGSoff uGD>UGSoff（或uDS<uGS-UGSoff）
iD的大小同时受uGS 和uDS的控制。
图3―3JFET的转移特性曲线和输出特性曲线
Hale Waihona Puke 2020/8/6模拟电子技术
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iD/mA
iD/mA 可
转移特性曲线.avi
IDSS
5
变 uDS＝uGS－UGSoff
电
4
4阻
UGS＝0V
区
恒 －0.5V
击
3
3
穿
2
2
流 －1V
区
区 －1.5V
1
1
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3. 截止区
当UGS<UGSoff时，沟道被全部夹断，iD=0， 故此区为截止区。
4.击穿区 随着uDS增大，靠近漏区的PN结反偏电压
uDG(=uDS-uGS)也随之增大。
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二、转移特性曲线
uGS≤0， iD≥0
iDf(uGS)uD SC 恒流区中： iD IDS(S1UuGGSSo)ff2
S 栅极电流的实际 流动方向
(a)N沟道JFET
结型场效应三极管的结构.avi
图3―1结型场效应管的结构示意图及其表示符号
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D
ID
P
D
G
型
N
N
沟
道
实际
G
流向
S
S
(b)P沟道JFET
图3―1结型场效应管的结构示意图及其表示符号
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二、结型场效应管的工作原理
3―1―1 结型场效应管的结构及工作原理 3―1―2 结型场效应管的特性曲线 一、转移特性曲线 二、输出特性曲线 1. 可变电阻区 2.恒流区 3. 截止区 4.击穿区
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3―2 绝缘栅场效应管(IGFET)
3―2―1 绝缘栅场效应管的结构
一、直流参数
二、极限参数
三、交流参数
3―3―2 场效应管的低频小信号模型
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第三章 场效应管及其基本电路
（1）了解场效应管内部工作原理及性能特点。 （2）掌握场效应管的外部特性、主要参数。 （3）了解场效应管基本放大电路的组成、工作原 理及性能特点。 （4）掌握放大电路静态工作点和动态参数（
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D
P
P
UGSoff——夹断电压
UGS
S
(c) UGS负压进一步增大，沟道夹断 图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
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ID＞0 D
沟道预夹断
ID >0 D
G P
P UDS
G P
P UDS
UGS
S
UGS S
(a)uGD>UGSoff（预夹断前）
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2.恒流区 预夹断后所对应的区域。
uGS>UGSoff uGD<UGSoff（或uDS>uGS-UGSoff）
iD的大小几乎不受uDS的控制。
(1)当UGSoff<uGS<0时，uGS变化，曲线平移，iD与uGS 符合平方律关系， uGS对iD的控制能力很强。 (2) uGS固定，uDS增大，iD增大极小。
uGD=UGSoff（预夹断时）
纵向电场作用：在沟道造成楔型结构（上宽下窄）
图3―4 uDS
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I D 几乎不变 沟道局部夹断
D
G P
P UDS
UGS S
(b) uGD<UGSoff（预夹断后）
由于夹断点与源极间的沟道长度略有缩短，呈现
的沟道电阻值也就略有减小，且夹断点与源极间的电
式中：IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值； UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为零。
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iD /mA
I DSS
5
4 为保证场效应管正
3 常工作，PN结必须加 反向偏置电压
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－3 UGSoff
－2 －1 0 uGS /V
(a)转移特性曲线
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当uDS很小时， uDS对沟道的影响可以忽略， 沟道的宽度及相应的电阻值仅受uGS的控制。输 出特性可近似为一组直线，此时，JFET可看成一 个受uGS控制的可变线性电阻器（称为JFET的输 出电阻）；
当uDS较大时， uDS对沟道的影响就不能忽略， 致使输出特性曲线呈弯曲状。
A u、 R i、 R o、 U o）m的分析方法。
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双极型晶体管主要是利用基区非平衡少数载流子 的扩散运动形成电流。
场效应晶体管（场效应管）利用多数载流子的 漂移运动形成电流。
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结型场效应管JFET (Junction FET)
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iD /mA
漏极输出特性曲线.avi
可 变 u DS ＝ u G S－UGSoff
电 4阻
UGS ＝0V
区 3
恒
－0.5V
击 穿
流
－1V
区
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－1.5V
1
－2V
UGSoff
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20 uDS /V
截止区
(b)输出特性曲线
图3―3JFET的转移特性曲线和输出特性曲线
3―2―2 N沟道增强型MOSFET
一、导电沟道的形成及工作原理
二、转移特性
三、输出特性
(1)截止区
(2)恒流区
(3)可变电阻区
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3―2―3 N沟道耗尽型 MOSFET
3―2―4各种类型MOS管的符号及特性对比
3―3 场效应管的参数和小信号模型
3―3―1场效应管的主要参数
iDf(uG,SuD)S D
N
G
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P
S
(a) UGS =0，沟道最宽
图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
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D
P
P
横向电场作用： ︱UGS︱↑ → PN结耗尽层宽度↑
→沟道宽度↓
UGS
S
(b) UGS负压增大，沟道变窄 图3―2栅源电压UGS对沟道的控制作用示意图
绝缘栅场效应管IGFET (Insulated Gate FET)
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3―1 结型场效应管
3―1―1 结型场效应管的结构及工作原理
一、结型场效应管的结构
Drain 漏极
D
Gate栅极
G
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P
型 沟
P
道
Source源极 S
ID
实际 G 流向
D 箭头方向表示栅 源间PN结若加 正向偏置电压时
压不变。
结型场效应三极管漏源电压对沟道的控制作用.avi
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3―1―2 结型场效应管的特性曲线 一、输出特性曲线
uGS≤0， uDS≥0 1. 可变电阻区
预夹断前所对应的区域。 uGS>UGSoff uGD>UGSoff（或uDS<uGS-UGSoff）
iD的大小同时受uGS 和uDS的控制。
图3―3JFET的转移特性曲线和输出特性曲线
Hale Waihona Puke 2020/8/6模拟电子技术
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iD/mA
iD/mA 可
转移特性曲线.avi
IDSS
5
变 uDS＝uGS－UGSoff
电
4
4阻
UGS＝0V
区
恒 －0.5V
击
3
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2
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流 －1V
区
区 －1.5V
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3. 截止区
当UGS<UGSoff时，沟道被全部夹断，iD=0， 故此区为截止区。
4.击穿区 随着uDS增大，靠近漏区的PN结反偏电压
uDG(=uDS-uGS)也随之增大。
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二、转移特性曲线
uGS≤0， iD≥0
iDf(uGS)uD SC 恒流区中： iD IDS(S1UuGGSSo)ff2
S 栅极电流的实际 流动方向
(a)N沟道JFET
结型场效应三极管的结构.avi
图3―1结型场效应管的结构示意图及其表示符号
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P
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沟
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实际
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流向
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(b)P沟道JFET
图3―1结型场效应管的结构示意图及其表示符号
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二、结型场效应管的工作原理