第五章-场效应管放大电路分析
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沟道都不夹断 用途：做压控线性电阻 和无触点的、闭合状态 的电子开关。
夹断区
特点：iD 0
用途：做无触点的、 接通状态的电子开关。
条件：整个沟道都夹断
V V
GS
P
击穿区
当漏源电压增大到 V DS V (BR)DS 时，漏端PN结
发生雪崩击穿，使iD 剧增的区域。其值一般为
（20— 50）V之间。管子不能在击穿区工作。
结尽 型型 场 效P 应沟 管道
耗 尽 型
金属-氧化物-半导体场效应管
绝缘栅型场效应管Metal Oxide Semiconductor —— MOSFET
分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
耗尽型：vGS 0时，存在导电沟道，iD 0。
增强型：vGS 0时，没有导电沟道，iD 0。
第5章 场效应管放Βιβλιοθήκη Baidu电路
主要内容及基本要求：
1、了解场效应管的基本原理 （注意与三极管的相同点和不同点）； 2、了解场效应管几个工作区的特点 （注意与三极管的相同点和不同点）； 3、掌握场效应管小信号模型的规律 （注意与三极管的相同点和不同点）； 4、掌握场效应管放大电路的分析方法 （注意与三极管的相同点和不同点）。
N沟道 P沟道 增强型
N沟道 P沟道 耗尽型
N沟道增强型场效应管的工作原理
（1）栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时，因为漏源之间
被两个背靠背的 PN结隔离，因 此，即使在D、S之间加上电压, 在D、S间也不可能形成电流。
当 0＜VGS＜VT (开启电压)时，
通过栅极和衬底间的电容作用，将栅极下方P型衬底 表层的空穴向下排斥，同时，使两个N区和衬底中的 自由电子吸向衬底表层，并与空穴复合而消失，结 果在衬底表面形成一薄层负离子的耗尽层。漏源间仍 无载流子的通道。管子仍不能导通，处于截止状态。
DS
GS
P
预夹断条件：VDG | VP |
而： VDG VDS VGS 即： VDS VGS | VP |
VDS VGS VP
所以：
V V V
DS
GS
P
可变电阻区
特点（2）当vGS 为定值 时,iD 是 vDS 的（近似）
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。 特点（1）管压降vDS 很小。 条件：源端与漏端
(VDS
)
VGS
C
特点：
v (2)受控性：输出电流受输入电压 GS控制
i I v V 1
2
D
DSS
GS P
(1)恒流性：输出电流iD 基本上不受输出电压vDS影响
用途：可做放大器和恒流源。
条件：(1)栅源沟道未夹断
V V
GS
P
(2)漏源沟道予夹断
V V V
DS
GS
P
(3)伏安特性曲线
V V V
FET
①栅源电压VGS对iD的控制作用
当VGS＜0时，PN结反 偏，耗尽层变厚，沟 道变窄，沟道电阻变 大，ID减小；
VGS更负，沟道更窄， ID更小；直至沟道被 耗尽层全部覆盖，沟 道被夹断， ID≈0。这 时所对应的栅源电压
VGS称为夹断电压VP。
（D、S被断开）
②漏源电压VDS对iD的影响
2 P
输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制
iD
/
vGS
Q
diD
/
dvGS
Q
gm ms
由公式：iD
IDSS (1
vGS VP
)2
有：gm
diD dvGS
2 I DSS
(1
vGS VP
)
VP
2 |VP |
I DSS I DQ
其中：I DQ
I
DSS
(1
VGSQ VP
)2
结型场效应管的特性小结
N 沟 道 耗
（1）.栅源电压VGS的控制作用
当VGS＞VT时，衬底中的电子 进一步被吸至栅极下方的P型
V DS
ID
衬底表层，使衬底表层中的自
由电子数量大于空穴数量，该
薄层转换为N型半导体，称此
为反型层。形成N源区到N漏
区的N型沟道。把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启 电压VT。这时，若在漏源间加电压 VDS，就能产生漏极 电流 I D，即管子开启。 VGS值越大，沟道内自由电子越多 沟道电阻越小，在同样 VDS 电压作用下， I D 越大。这样
场效应管
场效应晶体管是由一种载流
子导电按的、照用场输效入应电管压的控制输出与双极型晶体管的比较： 电流结的构半划导分体，器有件。结从型参场与导电1、均有三个引脚（极）； 的载效流应子管来和划绝分缘，它栅有型自场由电子2、形状类似； 导P沟电效道的应器N管件沟。两道（器大简件类记和。为空F穴E导T）电的3、都可以实现信号的放大；
就实现了输入电压 VGS 对输出电流 I D 的控制。
2 .漏源电压VDS对沟道导电能力的影响
VDS =|VP |时，在紧靠漏极 处出现预夹断点
首先设VGS=0（或保持一恒定 值），VDS逐渐增加：
☻刚开始时随着VDS的增加， 电流也基本线性增加；
☻随VDS增大，电压的不均 匀性开始显现，而且这当种V不DS继均续增加时，预夹断
匀性会越来越明显。为点什向么源会极方向伸长为预夹
这样呢？
断区。由于预夹断区电阻
4、导电原理不同；
结型场效应管 1.结构 5、形成电路的特点不同；
6、应用场合不同。
2.工作原理
N沟道场效应管工作时，
N 沟道 PN结
在栅极与源极之间加负
电压，栅极与沟道之间
的PN结为反偏。
在漏极、源极之间加
一定正电压，使N沟道
中的多数注载意流：子(电子)
由源极向漏极N漂沟移道、，P形沟道的区P别沟类道似场效应管工作 成iD。iD的于大三小极管受中V的GSN的PN管和时PN，P管极，性相反，沟道 控制。 我们讨论较多的是N沟道中型的的多子为空穴。
很大，使主要VDS降落在该 ☻当VDS增加到多少区时，最由上此面产生的强电场力
的一点会合在一起呢？能把V未P 夹断区漂移到其边 界上的载流子都吸至漏极，
☻随着VDS的继续增形加成，漏夹极断饱区和电流。（称
仅略有增加。
为饱和电流的原因）
为什么？
(3)伏安特性曲线
①输出特性曲线 iD f
恒流区：(又称饱和区或放大区）
总结：
场效应管在不同的vGS 、vDS电压下处在
不同的工作区中： 1、可变电阻区： vDS < vGS-VP 2、恒 流 区： vDS > vGS-VP 、vGS > VP 3、截 止 区： vGS < VP 4、击 穿 区： vDS > VBR(DS)
i I v V ②转移特性曲线
D
f D(VSSG1S )VDSGSC
夹断区
特点：iD 0
用途：做无触点的、 接通状态的电子开关。
条件：整个沟道都夹断
V V
GS
P
击穿区
当漏源电压增大到 V DS V (BR)DS 时，漏端PN结
发生雪崩击穿，使iD 剧增的区域。其值一般为
（20— 50）V之间。管子不能在击穿区工作。
结尽 型型 场 效P 应沟 管道
耗 尽 型
金属-氧化物-半导体场效应管
绝缘栅型场效应管Metal Oxide Semiconductor —— MOSFET
分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
耗尽型：vGS 0时，存在导电沟道，iD 0。
增强型：vGS 0时，没有导电沟道，iD 0。
第5章 场效应管放Βιβλιοθήκη Baidu电路
主要内容及基本要求：
1、了解场效应管的基本原理 （注意与三极管的相同点和不同点）； 2、了解场效应管几个工作区的特点 （注意与三极管的相同点和不同点）； 3、掌握场效应管小信号模型的规律 （注意与三极管的相同点和不同点）； 4、掌握场效应管放大电路的分析方法 （注意与三极管的相同点和不同点）。
N沟道 P沟道 增强型
N沟道 P沟道 耗尽型
N沟道增强型场效应管的工作原理
（1）栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时，因为漏源之间
被两个背靠背的 PN结隔离，因 此，即使在D、S之间加上电压, 在D、S间也不可能形成电流。
当 0＜VGS＜VT (开启电压)时，
通过栅极和衬底间的电容作用，将栅极下方P型衬底 表层的空穴向下排斥，同时，使两个N区和衬底中的 自由电子吸向衬底表层，并与空穴复合而消失，结 果在衬底表面形成一薄层负离子的耗尽层。漏源间仍 无载流子的通道。管子仍不能导通，处于截止状态。
DS
GS
P
预夹断条件：VDG | VP |
而： VDG VDS VGS 即： VDS VGS | VP |
VDS VGS VP
所以：
V V V
DS
GS
P
可变电阻区
特点（2）当vGS 为定值 时,iD 是 vDS 的（近似）
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。 特点（1）管压降vDS 很小。 条件：源端与漏端
(VDS
)
VGS
C
特点：
v (2)受控性：输出电流受输入电压 GS控制
i I v V 1
2
D
DSS
GS P
(1)恒流性：输出电流iD 基本上不受输出电压vDS影响
用途：可做放大器和恒流源。
条件：(1)栅源沟道未夹断
V V
GS
P
(2)漏源沟道予夹断
V V V
DS
GS
P
(3)伏安特性曲线
V V V
FET
①栅源电压VGS对iD的控制作用
当VGS＜0时，PN结反 偏，耗尽层变厚，沟 道变窄，沟道电阻变 大，ID减小；
VGS更负，沟道更窄， ID更小；直至沟道被 耗尽层全部覆盖，沟 道被夹断， ID≈0。这 时所对应的栅源电压
VGS称为夹断电压VP。
（D、S被断开）
②漏源电压VDS对iD的影响
2 P
输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制
iD
/
vGS
Q
diD
/
dvGS
Q
gm ms
由公式：iD
IDSS (1
vGS VP
)2
有：gm
diD dvGS
2 I DSS
(1
vGS VP
)
VP
2 |VP |
I DSS I DQ
其中：I DQ
I
DSS
(1
VGSQ VP
)2
结型场效应管的特性小结
N 沟 道 耗
（1）.栅源电压VGS的控制作用
当VGS＞VT时，衬底中的电子 进一步被吸至栅极下方的P型
V DS
ID
衬底表层，使衬底表层中的自
由电子数量大于空穴数量，该
薄层转换为N型半导体，称此
为反型层。形成N源区到N漏
区的N型沟道。把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启 电压VT。这时，若在漏源间加电压 VDS，就能产生漏极 电流 I D，即管子开启。 VGS值越大，沟道内自由电子越多 沟道电阻越小，在同样 VDS 电压作用下， I D 越大。这样
场效应管
场效应晶体管是由一种载流
子导电按的、照用场输效入应电管压的控制输出与双极型晶体管的比较： 电流结的构半划导分体，器有件。结从型参场与导电1、均有三个引脚（极）； 的载效流应子管来和划绝分缘，它栅有型自场由电子2、形状类似； 导P沟电效道的应器N管件沟。两道（器大简件类记和。为空F穴E导T）电的3、都可以实现信号的放大；
就实现了输入电压 VGS 对输出电流 I D 的控制。
2 .漏源电压VDS对沟道导电能力的影响
VDS =|VP |时，在紧靠漏极 处出现预夹断点
首先设VGS=0（或保持一恒定 值），VDS逐渐增加：
☻刚开始时随着VDS的增加， 电流也基本线性增加；
☻随VDS增大，电压的不均 匀性开始显现，而且这当种V不DS继均续增加时，预夹断
匀性会越来越明显。为点什向么源会极方向伸长为预夹
这样呢？
断区。由于预夹断区电阻
4、导电原理不同；
结型场效应管 1.结构 5、形成电路的特点不同；
6、应用场合不同。
2.工作原理
N沟道场效应管工作时，
N 沟道 PN结
在栅极与源极之间加负
电压，栅极与沟道之间
的PN结为反偏。
在漏极、源极之间加
一定正电压，使N沟道
中的多数注载意流：子(电子)
由源极向漏极N漂沟移道、，P形沟道的区P别沟类道似场效应管工作 成iD。iD的于大三小极管受中V的GSN的PN管和时PN，P管极，性相反，沟道 控制。 我们讨论较多的是N沟道中型的的多子为空穴。
很大，使主要VDS降落在该 ☻当VDS增加到多少区时，最由上此面产生的强电场力
的一点会合在一起呢？能把V未P 夹断区漂移到其边 界上的载流子都吸至漏极，
☻随着VDS的继续增形加成，漏夹极断饱区和电流。（称
仅略有增加。
为饱和电流的原因）
为什么？
(3)伏安特性曲线
①输出特性曲线 iD f
恒流区：(又称饱和区或放大区）
总结：
场效应管在不同的vGS 、vDS电压下处在
不同的工作区中： 1、可变电阻区： vDS < vGS-VP 2、恒 流 区： vDS > vGS-VP 、vGS > VP 3、截 止 区： vGS < VP 4、击 穿 区： vDS > VBR(DS)
i I v V ②转移特性曲线
D
f D(VSSG1S )VDSGSC