场效应管与晶体管的比较
双极功率晶体管与场效应晶体管的比较
双极功率晶体管与场效应晶体管的比较导言：在电子元件领域，功率晶体管被广泛应用于功率放大和开关电路中，而双极功率晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和场效应晶体管（Field-Effect Transistor，FET）是其中两种常见的类型。
本文将对这两种晶体管进行比较，包括工作原理、特性和应用等方面。
一、工作原理1. 双极功率晶体管：双极功率晶体管是一种三层晶体管，由两个PN结组成。
在工作过程中，控制电流被注入基极结，通过基极电流来控制负载电流。
当基极电流达到一定的阈值，集电极-发射极之间的电流就会增加。
它可以工作在放大模式和开关模式下。
2. 场效应晶体管：场效应晶体管是一种由栅、源和漏三个极端组成的四层结构。
其中，源极和漏极之间通过栅极电压控制电流流动。
当栅极电压改变时，导电层的宽度也会发生变化，从而影响了电流流动。
它可分为MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极性晶体管）两大类。
二、特性比较1. 工作频率：双极功率晶体管由于涉及较多的电子动量传递过程，因此其最高工作频率相对较低，一般在几百MHz到几十GHz之间。
而场效应晶体管由于操作时只涉及电场效应，因此可实现更高的工作频率，达到几十GHz以上。
2. 控制电流：双极功率晶体管需要基极电流来激活，并且在工作过程中需要消耗一定的功率。
而场效应晶体管的控制电流非常小，在无功耗的情况下可以实现更高的效率。
3. 输入电阻和噪音：双极功率晶体管具有相对较低的输入电阻，因此主要用于对输入电阻较高的传感器和信号源进行放大。
而场效应晶体管具有非常高的输入电阻，适用于对电阻要求较低的应用，例如放大信号源。
4. 开关特性：双极功率晶体管在开关模式下对负载电流的响应速度非常快，具有较高的开关速度。
而场效应晶体管需要时间来响应并建立沟道，其开关速度相对较慢。
三、应用领域1. 双极功率晶体管：双极功率晶体管广泛应用于音频放大器、功率放大器、调制器、开关电源等领域。
场效应管
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
场效应管(建议看)
0V –1V –2V uGS = – 3 V
uDS
IDSS
可 变 电 阻 区
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
恒 流 区
击 穿 区
i D gm U GS
夹断电压
夹断区（截止区）
夹断电压为负
∴栅源电压越负，电流iD越小。
①夹断区： i D 0 UGS<UGS(off) ②可变电阻区(预夹断轨迹左边区域）：
之间的函数关系，即
iD f (uGS ) |U DS 常数
N沟道结型场效应管UGS=0时，存在导电沟道，电流最大；
栅源之间加负向电压UGS＜0直至沟道消失，电流为零。
UGS=0V -1V -2V -3V 夹断电压
U GS ( off ) 0
栅源电压越负，电流越小 恒流区条件：
U GS U GS (off )
3、特性曲线与电流方程
转移特性 输出特性曲线
N沟道增强型MOS管在UGS=0时，无导电沟道，电流为零。
UGS加正向电压至开启电压后，电流随UGS的增大而增大。
VDS 为正的
6V 5V 4V 3V 开启电压
U GS ( th ) 0
栅源电压越正，电流越大 恒流区条件：
U GS U GS (th )
增强型N沟道
耗尽型N沟道
增强型P沟道 耗尽型P沟道
说明：
1、栅极用短线和沟道隔开，表示绝缘栅； 2、箭头：由P区指向N区； 3、虚线：增强型MOS管； 实线：耗尽型MOS管。
二、N沟道增强型MOS管的工作原理
在通常情况下，源极一般都与衬底相连，即UBS=0。 为保证N沟道增强型MOS管正常工作，应保证： ① UGS=0时，漏源之间是两只背向的PN结，不管UDS 极性 如何，其中总有一个PN结反偏，所以不存在导电 沟道。UGS必须大于0（UGS>0）管子才能工作。 ②漏极对源极的电压UDS必须为正值(UDS>0)。这样在漏 极电压作用下，源区电子沿导电沟道行进到漏区，产 生自漏极流向源极的电流。
模拟电子电路复习题及答案
模拟电子电路--2022年第二学期期末考试复习题1、放大电路的直流负载线和交流负载线的概念有何不同？什么情况下两条负载线重合？答案：答：直流负载线：由直流通路确定，其斜率等于-1/Rc的一条直线。
交流负载线：由交流通路确定，其斜率等于的一条直线。
由于，故交流负载线的斜率大于直流负载线的斜率。
当负载RL断路时，交流负载线与直流负载线重合。
2、能否用两个二极管背靠背地连接构成一个BJT？答案：答：不能，因为BJT除了由两个背靠背PN结构成外，还需满足三个内部条件。
3、P型半导体空穴是多数载流子，故带正电。
答案：正确4、硅晶体二极管的导通电压为0．7V。
答案：正确5、在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
答案：正确6、因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
答案：错误7、PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
答案：正确8、处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
答案：错误9、由于三极管包含2个PN结，可采用2只二极管背靠背连接构成1只三极管。
答案：错误10、三极管在电路中有3种接法，分别为：共发射极、共集电极、共基极接法答案：正确11、放大电路中接有一个三极管，不知其型号，测出它的三个管脚的电位分别是10.5V、6V、6.7V，则三极管是NPN锗管。
答案：错误12、射极输出器也就是共发射极放大电路，电压放大倍数通常可以达到几十到几百。
答案：错误13、组合逻辑电路的输出只取决于输入信号的现态。
答案：正确14、无关项对最终的逻辑结果无影响，因此可任意视为0或1。
答案：正确15、已知逻辑功能，求解逻辑表达式的过程称为逻辑电路的设计。
答案：错误16、若集成运放在使用时不接负反馈，则电路中的电压增益称为开环电压增益。
答案：错误17、只有电路既放大电流又放大电压,才称其有放大作用。
18、可以说任何放大电路都有功率放大作用。
答案：正确19、放大电路中输出的电流和电压都是有源元件提供的。
场效应管(FET),场效应管(FET)是什么意思
场效应管（FET）,场效应管（FET）是什么意思场效应管和双极晶体管不同，仅以电子或空穴中的一种载子动作的晶体管。
按照结构、原理可以分为：．接合型场效应管．MOS型场效应管★接合型场效应管（结型FET）原理N通道接合型场效应管如图所示，以P型半导体的栅极从两侧夹住N型半导体的结构。
将PN接合面上外加反向电压时所产生的空乏区域用于电流控制。
N型结晶区域的两端加上直流电压时，电子从源极流向漏极。
电子所通过的通道宽度由从两侧面扩散的P型区域以及加在该区域上的负电压所决定。
加强负的栅极电压时，PN接合部分的空乏区域扩展到通道中，而缩小通道宽度。
因此，以栅极电极的电压可以控制源极-漏极之间的电流。
用途即使栅极电压为零，也有电流流通，因此用于恒定电流源或因低噪音而用于音频放大器等。
结型FET的图形记号结型FET的动作原理（N通道）★MOS型场效应管原理即使是夹住氧化膜（O）的金属（M）与半导体（S）的结构（MOS结构），如果在（M）与半导体（S）之间外加电压的话，也可以产生空乏层。
再加上较高的电压时，氧华膜下能积蓄电子或空穴，形成反转层。
将其作为开关利用的即为MOSFET。
在动作原理图上，如果栅极电压为零，则PN接合面将断开电流，使得电流在源极、漏极之间不流通。
如果在栅极旧外加正电压的话，则P型半导体的空穴将从栅极下的氧化膜-P型半导体的表面被驱逐，而形成空乏层。
而且，如果再提高栅极电压的话，电子将被吸引表表面，而形成较薄的N型反转层，由此源杖（N型）和漏极（N型）之间连接，使得电流流通。
用途因其结构简单、速度快，且栅极驱动简单、具有耐破坏力强等特征，而且使用微细加工技术的话，即可直接提高性能，因此被广泛使用于由LSI的基础器件等高频器件到功率器件（电力控制器件）等的领域中。
MOS FET的图形记号MOS FET的动作原理（N通道）常用场效用管1、MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor），属于绝缘栅型。
场效应管
U GS 2 I D I DSS (1 ) UP
偏置电路
外加偏置电路
R1和R2提供一个固定栅压
R2 UG ED R1 R 2 R2 E D -I R D S R1 R 2
正常工作
UGS = UG-US
注：要求UG>US，才能提供一个正偏压，增强型管子才能
三种基本放大电路
当UDS增加到UGDUT时， 此时预夹断区域加长，伸向S极。 UDS增加的
部分基本降落在随之加长的夹断沟道上， ID基本
趋于不变。 动画3-3
耗尽型MOS场效应管
N沟道耗尽型MOS场效应管结构
耗尽型MOS管存在 原始导电沟道
+++++++
耗尽型MOS管
1 gm
微变参数
5. 极间电容
主要的极间电容有：
Cgs—栅极与源极间电容 Cgd —栅极与漏极间电容
Cgb —栅极与衬底间电容
Csd —源极与漏极间电容 Csb —源极与衬底间电容 Cdb —漏极与衬底间电容
场效应管的微变等效电路
低频微变等效电路
由输出特性： ID=f(UGS,UDS)
Δ ID Δ ID Δ ID Δ I DU g0Δ U GS g dsΔ UΔ U GS 0Δ U DS Δ DS mΔ U GS Δ U GS Δ U DS DS
结型场效应管
结型场效应管（JFET)的特性曲线
与MOS的特性曲线基本相同，只不过MOS的栅压可正可负，而结型场效 应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。 转移特性曲线 输出特性曲线
UP
结 型 场 效 应 管
N 沟 道 耗 尽 型
电工复习题(1)
一、选择题1．电位和电压相同之处是( C )。
易A ．定义相同B ．方向一致C ．单位相同D ．都与参考点有关 2．两个阻值相同的电阻器串联后的等效电阻与并联后的等效电阻之比是( A )中A ．4：1B ．1：4C ．1：2D ．2：1 3．下图中电流I 为( A )。
中A ．1AB ．2AC ．-1AD ．-2A4．有“220V 、100W ”“220V 、25W ”白炽灯两盏，串联后接入220V 交流电源，其亮度情况是（ B ）。
难A ．100W 灯泡最亮B ．25W 灯泡最亮C ．两只灯泡一样亮D ．两只灯泡一样不亮5．将额定值为220V 、100W 的灯泡接在110V 电路中，其实际功率为（ C ）。
难A ．100WB ．50WC ．25WD ．12.5W 6．正弦电压)sin(ϕω+=t U u m 的波形如图所示，则ϕ=（C ）。
中 A ．-30º B. 0º C. 30º D. 150º7．在三相交流电中，有效值为最大值的（D）。
易A．3倍 B．2倍 C．1/3倍 D．1/2倍8．正弦交流电流的频率为50Hz，有效值是1A，初相角90°，其瞬时值表达式为（B）易。
A．i(t)=sin(314t+90°)A B．i(t)=2sin(314t+90°)A C．i(t)=cos(314t+90°)A D．i(t)=2cos(314t+90°)A 9．用万用表直流电压挡测得晶体管三个管脚的对地电压分别是V1＝2V，V2＝6V，V3＝2.7V，由此可判断该晶体管的管型和三个管脚依次为（B）。
难10．PNP管，CBE B．NPN管，ECB C．NPN管，CBE D．PNP 管，EBC11．工作在放大状态的NPN三极管，其发射结电压U BE和集电结电压U BC应为（A）。
难A．U BE>0，U BC<0 B．U BE>0，U BC>0C．U BE<0，U BC<0 D．U BE<0，U BC>01、有“220V、100W”“220V、25W”白炽灯两盏，串联后接入220V交流电源，其亮度情况是（B）A、100W灯泡最亮B、25W灯泡最亮C、两只灯泡一样亮D、与并联时亮度一样2、在串联电路中，流过每个阻抗的电流（B）A、可能不相等B、相等C、该支路总电流等于流过每个阻抗的电流之和D 、线性电路相等，非线性电路总电流为流过每个阻抗的电流之和3、V t t u )106sin(5)(︒+=π与A t t i )156cos(3)(︒-=π的相位差是（ C ） A 、25º B 、5º C 、-65º D 、- 25º4、正弦交流电路中电容元件上的伏安关系式中，下列正确的是（ C ） A 、I C =XcUc A B 、 CU t i Cc ω=)( A C 、A t C U t i u m C )2sin()(πϕωω++= D 、 CC I Cj U ω1= V5、在交流电的相量法中，不能称为相量的参数是（ D ）A 、 UB 、IC 、ED 、Z6、纯电感电路中无功功率用来反映电路中（ C ） A 、纯电感不消耗电能的情况 B 、消耗功率的多少 C 、能量交换的规模 D 、无用功的多少7、当流过电感线圈的电流瞬时值为最大值时，线圈两端的瞬时电压值为（ A ）A.零B.最大值C.有效值D.不一定8、已知某电路端电压V t u )30sin(2220︒+=ω，通过电路的电流A t i )40sin(5︒+=ω，u 、i 为关联参考方向，该电路负载是（ A ）A.容性B.感性C.电阻性D.无法确定9、绝缘栅型场效应管的输入电流（ C ）A 、较大；B 、较小；C 、为零；D 、无法判断。
模电课件 14 场效应管
学习目标 1.熟悉场效应管的结构、分类 2.了解场效应管的的工作原理、主要参数和应用
学习重点
1. 绝缘栅型场效应管的结构特点 2. 绝缘栅型场效应管的特性曲线
§1.4 场效应管
场效应管（FET）是利用输入回路的电场效应来 控制输出回路电流的一种半导体器件，由于它仅靠一 种载流子导电，又称单极型晶体管。
符号
（2）工作原理 ①当加uDS时，若 uGS＝0
两个PN结背靠背，不存在导电沟道，即iD＝0；
2020/1/12
模电课件
②uDS＝0，uGS>0
uGS排斥SiO2附近的空穴，剩 下不能移动的离子，形成耗尽 层；
uDSuGSS源自GDN+
N+
P型衬底
随着uGS增大， 衬底的自由电子吸引到耗尽层与绝缘层之间，形成一个 N型薄层，即反型层，也是d－s之间的导电沟道；
较大
不受静电影响
几兆欧以上 漏极与源极可以互换 使用
较小
易受静电影响
2020/1/12
模电课件
参考资料：
晶体管噪声
在晶体管内，载流子的不规则运动引起不规则变化的电流起伏，因而产生不规 则变化的电压起伏，这种不规则变化的电流和电压形成晶体管的噪声。晶体管噪声 是晶体管的重要参数。
晶体管按工作原理可分为两大类，一类是双极型晶体管；另一类是单极型晶体 管,即场效应晶体管（FET）。
输出特性曲线
uDS(V)
总结：N沟道增强型
2020/1/12
导电沟道是N型，所以衬底是P型。
增强型：uGS 0,没沟道， 要 产 生 沟 道 ， 必 须 加 足够 高uGS
iD 三段：表uGS 0, 沟道没，
mosfet与达林顿比较
Mosfet场效应晶体管
达林顿晶体管
漏极 基极 (b) 集电极Mosfet场效应晶体管和达林顿晶体管对比说明
Mosfet(Metal Oxide Semiconductor)
达林顿管
规 格
Mosfet 管 工 作 原 理 达林顿管 达林顿管 管 管 体 和
和 N
P 和N
应 用 对 比
总之Mosfet用栅极来控制电压漏极电流，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频 率高，热稳定性优于达林顿。而且Mosfet输入阻抗（100MΩ～1 000MΩ）高于达 林顿管。
4.Mosfet场效应晶体管比达林顿管体积小。
在调节器工作中，Mosfet主要用于控制激磁电流进而控制电压，当电压高于调节电 压，Mosfet自动关闭，切断激磁电流。当电压低于调节电压，mosfet导通，激磁电 流增大，电压升高。综上所述，应用到调节器芯片中Mosfet场效应晶体管的功能要 比达林顿管强大。
管 管
1.Mosfet是一种高输入阻抗、电压控制的器件。而达林顿管则是一种低阻抗、电流控制的器件。 在功率应用中采用Mosfet具有众多好处。 2.同等压降在1.5v，Mosfet所流过的最大电流高于达林顿，所以Mosfet的功率较大。 3. Mosfet耐高温，Mosfet没有二次击穿失效机理，它在 温度越高时往往耐力越强，而且发生热 击穿的可能性越低。
场效应管、晶闸管和单结晶体管的识别与检测
6.1 场效应管的识别与检测 场效应管是场效应晶体管的简称，具有输入电阻高、 噪声小、功耗低、安全工作区域宽、受温度影响小 等优点，特别适用于要求高灵敏度和低噪声的电路。 场效应管和三极管都能实现信号的控制和放大，但 由于它们的结构和工作原理截然不同，所以二者的 差别很大。三极管是一种电流控制元件，而场效应 管是一种电压控制器件。 场效应管（FET）是一种电压控制型半导体器件 （通过改变栅极和源极之间电压来控制其漏极电 流），在电路中主要起信号放大、阻抗变换等作用； 晶体闸流管简称晶闸管（可控硅），是可控整流半 导体器件，主要用于交直流无触点开关、调光、调 速、过压保护等电路中；单结晶体管因只有一个PN 结，但它与二极管的特性却不相同，多用于触发电 路、振荡电路及双稳态等电路中。
（2）单向晶闸管触发能力的判断
1 .对1A～10A的晶闸管，可用万用表的R×1档，红表笔接A极，黑表笔 接K极，表针不动；然后使红表笔周与A极相接的情况下，同时与控制极 G接触。此时可从万用表的指针上看到晶闸管的A-K之间的电阻值明显变 小，指针停在几欧到十几欧处，晶闸管因触发处于导通状态。给G极一 个触发电压后离开，仍保持红表笔接A极，黑表笔接K极，若晶闸管处于 导通状态不变，则表明晶闸管是好的；否则，晶闸管可能是损坏的。
6.1.2 场效应管的命名法 国产场效应管的型号命名方法有两种：第一种是与 普通三极管相同，第一部分用数字3表示主称；第 二部分用字母表示材料：D是P型硅N沟道，C是N 型硅P沟道；第三部分用字母表示管子种类：字母J 代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管；第四 部分用数字表示序号。 例如，3DJ6D表示结型N沟道场效应三极管， 3DO6C表示绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法采用字母“CS”+“XX﹟”的形式，其 中“CS”代表场效应管，“XX”以字代表型号的序号， “﹟”用字母代表同一型号中的不同规格，如CS16A、 CS55G等。
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
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
场效应管和晶体管的比较
【主要内容】
一.结型场效应管
二.绝缘栅型场效应管 三. 场效应管和三极管的比较
【学习目标】
1.了解结型场效应管的结构及特性。 2.了解绝缘栅型场效应管的结构及特性。
1-2-2 场效应半导体三极管
场效应管(FET)是一种利用电场效应来控制其电流大小的 半导体器件，又称为单极型半导体三极管。 特点：输入电阻高、噪声低、热稳定性能好、抗辐射能力 强、功耗小。 主要用于开关、阻抗匹配、大规模和超大规模集成电路中。 N型沟道场效应管 JFET FET FET 结型场效应管 场效应管 场效应管 MOSFET （结构） (载流子) 绝缘栅型 P型沟道场效应管
1-2-2 场效应半导体三极管
一.结型场效应管
1.结型场效应管的结构、符号和分类
源极 栅极 漏极
栅极的箭头方向是两 个PN结正向导电方向
导电沟道
(a)立体结构示意图；(b)N沟道管；(c)P沟道管；(d)平面结构示意图
1-2-2 场效应半导体三极管
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。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现 较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
1-2-2 场效应半导体三极管
二.绝缘栅型场效应管(MOS管)
特点：输入电阻很高，最高可达到1015欧姆。 N沟道 增强型 P沟道 MOSFET 绝缘栅型 耗尽型 N沟道 P沟道 耗尽型是当uGS=0时，存在导电沟道，iD≠0. 增强型是当uGS = 0时，不存在导电沟道，iD=0 。
1-2-2 场效应半导体三极管
双极性和场效应晶体管的比较
双极性和场效应晶体管的比较双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）是两种常见的半导体器件，它们在电子领域中扮演着重要的角色。
尽管它们都有广泛的应用，但这两种器件在结构、工作原理和性能方面存在一些根本差异。
本文将对双极性晶体管和场效应晶体管进行比较。
首先，我们来看看双极性晶体管。
它由三个掺杂不同的半导体区域组成：发射区、基区和集电区。
双极性晶体管的工作基于电流的控制，通过控制基极电流来调节集电极的电流。
该器件有三个接线管脚：发射极、基极和集电极。
双极性晶体管的主要优点是其高电流放大倍数和其可靠性。
然而，它的主要局限性在于其较高的功耗和较慢的开关速度。
与之相比，场效应晶体管采用一种不同的工作原理。
它是由掺入源、漏和栅的半导体层组成。
场效应晶体管的特点是它基于电场的控制，通过调节栅电压来控制漏极电流。
与双极性晶体管不同，场效应晶体管有四个引脚：源极、栅极、漏极和衬底。
场效应晶体管的主要优点是其低功耗和高开关速度。
但是，与双极性晶体管相比，场效应晶体管的电流放大倍数较低。
双极性晶体管和场效应晶体管在实际应用中的差异也是明显的。
由于双极性晶体管的高电流放大倍数，它通常用于需要较高电压和电流放大的应用，如音频放大器和功率放大器。
而场效应晶体管则常用于需要低功耗和高速开关的应用，如计算机处理器和数字电路。
此外，双极性晶体管和场效应晶体管有不同的耐压能力。
双极性晶体管通常具有较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
而场效应晶体管的耐压能力较低，它是根据材料和尺寸决定的，因此在高电压应用中需要格外小心。
总的来说，双极性晶体管和场效应晶体管各有优劣。
选择合适的器件取决于所需的应用和性能要求。
双极性晶体管在高功率放大方面具有优势，而场效应晶体管则在低功耗和高速开关方面更加适用。
对于工程师和设计师来说，充分了解这两种器件的特点和优劣势将对正确选择和应用至关重要。
综上所述，双极性晶体管和场效应晶体管都是重要的半导体器件，它们在电子领域中有着广泛的应用。
电子管,晶体管,三极管,场效应管,MOS以及CMOS的区别和联系
电子管，晶体管，三极管，场效应管，MOS以及CMOS的区别和联系
电子管：一种在气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件，常用于早期电子产品中。
晶体管（transistor）：一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
电子管与晶体管代表了电子元器件发展过程中的两个阶段：电子管——晶体管——集成电路。
电子管可分为电子二极管，电子三极管等，晶体管也分为半导体二极管，半导体三极管等。
三极管：半导体三极管的简称，是一种电流控制型半导体器件，由多子和少子同时参与导电，也称双极型晶体管（BJT）或晶体三极管。
场效应管(FET)：Field Effect Transistor，一种电压控制型半导体器件，由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。
MOS：场效应管的一种。
CMOS：互补金属氧化物半导体，是一种类似MOS管设计结构的多MOS结构组成的电路，是一种由无数电子元件组成的储存介质。
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。
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？
场效应管及其基本放大电路
场效应管及其基本放大电路3.2.3.1 场效应管（ FET ）1.场效应管的特色场效应管出生于 20 世纪 60 年月，它主要拥有以下特色：①它几乎仅靠半导体中的多半载流子导电，故又称为单级型晶体管。
②场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流，并以此命名。
③输入回路的内阻高达 107 -1012Ω；此外还拥有噪声低、热稳固性好、抗辐射能力强、耗电小，体积小、重量轻、寿命长等特色，因此宽泛地应用于各样电子电路中。
场效应管分为结型和绝缘栅型两种不一样的构造，下边分别加以介绍。
2.结型场效应管⑴结型场效应管的符号和N 沟道结型场效应管的构造结型场效应管（JFET）有 N 沟道和 P 沟道两种种类，图3-62(a) 所示为它们的符号。
N沟道结型场效应管的构造如图 3-62(b) 所示。
它在同一块 N型半导体上制作两个高混杂的P 区，并将它们连结在一同，引出电极，称为栅极 G； N 型半导体的两头分别引出两个电极，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，漏极与源极间的非耗尽层地区称为导电沟道。
(a) 符号(b)N 沟道管的构造表示图图 3-62 结型场效应管的符号和构造表示图⑵结型场效应管的工作原理为使 N沟道结型场效应管正常工作，应在其栅 - 源之间加负向电压（即U GS0）,以保证耗尽层蒙受反向电压；在漏- 源之间加正向电压u DS , 以形成漏极电流i D。
下边经过栅-源电压 u GS和漏-源电压 u DS对导电沟道的影响，来说明管子的工作原理。
①当 u DS=0V（即D、S短路）时， u GS对导电沟道的控制作用ⅰ当 u GS=0V时，耗尽层很窄，导电沟道很宽，如图3-63(a)所示。
ⅱ当 u GS增大时，耗尽层加宽，沟道变窄（图(b) 所示），沟道电阻增大。
ⅲ当u GS增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消逝（图(c) 所示） , 沟道电阻趋于无穷大，称此时u GS的值为夹断电压U GS( off )。
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3.3 场效应管的参数和小信号模型
3.3.1 场效应管的主要电参数 3.3.2 场效应管的小信号模型 3.3.3 场效应管与晶体管的比较
模拟电子技术
3. 场效应管及其放大电路 结型（JFET）符号
N沟道
P沟道
d
d
g
g
s
s
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3. 场效应管及其放大电路
绝缘栅型(MOSFET)符号
g
s
(2) 管子工作在放大区有
iD
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
IDSS [1
uGS ]2 U G S(of f )
不同点：
耗尽型
耗尽型：UGS 可正可负可为零 结型： UGS 0， 只能小于或等于零 0
d
g
s
结型
0
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谢 谢！
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耗尽型
N沟道
D
G
S
增强型
D
G
S
P沟道
D G
S D
G S
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3. 场效应管及其放大电路
3.3.3 场效应管与晶体管的比较
d
c
g
b
（1） 导电机理
T
场效应管是利用一种极性载流子导电的。 s
e
在双极型晶体管中两种极性的载流子（电子和空穴）
同时参与了导电。
（2）结构对称性
场效应管的结构对称，漏极和源极可以互换使用。
增强型： 当
时，
iD K[uGS - UGS(th) ]2 gm 2 KIDQ
0
耗尽型： 当
时，
iD
I DSS
(1
uGS )2 U G S(of f )
2 gm UGS(off)
I DSS IDQ
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0
3. 场效应管及其放大电路
耗尽型MOSFET和结型JFET比较
d
相同点:
(1) UGS = 0 时，都有沟道
（5）直流输入电阻
场效应管的输入端电流几乎为零，输入电阻非常高。 输入电阻达几兆欧以上。
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3. 场效应管及其放大电路
双极型晶体管的发射结始终处于正向偏置，有一定的输 入电流，基极与发射极间的输入电阻较小，几十欧到几千欧。
（6）稳定性及噪声 场效应管有较好的温度稳定性、抗辐射性及低噪声特性； 双极型晶体管受温度和辐射的影响较大 （7）场效应管的其它特点 a. 场效应管制造工艺简单，有利于大规模集成。 每个MOS场效应管在硅片上所占的面积只有 双极性晶体管5%。
（除了源极和衬底在制造时已连在一起的MOS管）
在双极型晶体管的射极与集电极不能互换。
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3. 场效应管及其放大电路
（3）控制方式 场效应管是一种电压控制器件，即通过uGS来控制iD； 双极型晶体管是一种电流控制器件，即通过iB来控制iC
（4）放大能力 场效应管跨导gm较小，放大能力弱； 双极型晶体管电流放大系数 β 大，放大能力强。
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3. 场效应管及其放大电路
b. MOS管的栅极不得开路
由于MOS管的输入电阻高，由外界感应产生的电荷不易泄露， 而栅极上的绝缘层又很薄，这将在栅极上产生很高的电场强度， 以致引起绝缘层的击穿而损坏管子。
增强型
耗尽型
D
D
G
G
S
S
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3. 场效应管及其放大电路
增强型与耗尽型管子的区别：