第五章-场效应管放大电路分析
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场效应管及其放大电路(5)
氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简
称MOS场效应管。
源极S 栅极G 漏极D
金属电极
SiO2绝缘层
符号： D
G
P型硅衬底
高掺杂N区
S 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电
阻很高，最高可达1014 。
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3
(2) N沟道增强型管的工作原理 由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型
当UGS UGS(th）后，场效 应管才形成导电沟道，
开始导通，若漏–源之间 加上一定的电压UDS，则 有漏极电流ID产生。在 一定的UDS下漏极电流ID 的大小与栅源电压UGS有 关。所以，场效应管是
一种电压控制电流的器
件。
–ED +
S
EG
–UG+S G
D
N+
N+
P型硅衬底
N型导电沟道
在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变 为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。
输出电阻
ri RG ( RG1 // RG2) rO RD
RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。
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由于晶体管的输出特性具有恒流输出特性，漏
源电阻(即场效晶体管的输出电阻)：
rds
ID/mA
ΔU DS ΔI D
uGS C
rds是很高的，在共源极放 大电路中，漏级电阻RD与 管子的输出电阻rds并联。
增尽强 型型 ：： 当当UGUS＝GS＝0时0时，，存没在有导导电电沟沟道道，，IDI0D＝。0。耗
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3. 场效应管的主要参数
(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数
模拟电子技术第五章场效应管及其放大电路
况，称为预夹断。源区 而未夹断沟道部分为低阻，因
的自由电子在VDS电场力 的作用下，仍能沿着沟
此，VDS增加的部分基本上降落 在该夹断区内，而沟道中的电
道向漏端漂移，一旦到 场力基本不变，漂移电流基本
达预夹断区的边界处， 不变，所以，从漏端沟道出现
就能被预夹断区内的电 场力扫至漏区，形成漏
预夹断点开始， ID基本不随VDS
VDS ＝ VD － VS =VDD－IDRD－ VS
二、小信号模型
iD Kn vGS VT 2
Kn VGSQ vgs VT 2
漏极信号 电流
Kn VGSQ VT 2 2Kn VGSQ VT vgs Knvg2s
Kn
VGSQ
VT
2 gmvgs
K
nv
2 gs
IDQ id
3. 最大漏源电压V(BR)DS
指发生雪崩击穿时，漏极电流iD急剧上升时的vDS。与vGS有关。
4. 最大栅源电压 V(BR)GS
指PN结电流开始急剧增大时的vGS。
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 2. 小信号模型分析 3. MOSFET 三种基本放大电路比较
产生谐波或 非线性失真
λ= 0
λ≠ 0
共源极放大电路
例题5.2.4:
电路如图所示，设VDD=5V， Rd=3.9kΩ， VGS=2V， VT=1V， Kn=0.8mA/V2，λ=0.02V-1。试当管工作在饱和区时，试确定电路 的小信号电压增益。
例题5.2.5:
电路如图所示，设Rg1=150kΩ，Rg2=47kΩ，VT=1V，Kn=500μA/V2，λ=0， VDD=5V，-VSS=-5V， Rd=10kΩ， R=0.5kΩ， Rs=4kΩ。求电路的电压增益和 源电压增益、输入电阻和输出电阻。
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
1. 最大漏极电流IDM
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
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
场效应管放大电路
第五章 场效应管放大电路1、 图1所示场效应管工作于放大状态，ds r 忽略不计，电容对交流视为短路。
跨导为m 1ms g =。
（1）画出电路的交流小信号等效电路；（2）求电压放大倍数uA 和源电压放大倍数us A ；（3）求输入电阻i R 和输出电阻oR 。
题图12、电路如图2所示，场效应管的m 11.3ms g =，ds r 忽略不计。
试求共漏放大电路的源电压增益us A 、输入电阻i R 和输出电阻oR 。
图23、 放大电路如图3所示，已知场效应管的DSS 1.6mA I =，p U = -4V ，ds r 忽略不计，若要求场效应管静态时的GSQ 1V U =-，各电容均足够大。
试求：（1）g1R 的阻值；（2）uA 、i R 及o R 的值。
图34、图4(a)所示电路中的场效应管的转移特性为图4(b)所示，试求解该电路的GS U 、D I 和DS U 。
图45、电路如图5所示，已知FET 的I DSS = 3mA 、U P = －3V 、U (BR)DS = 10V 。
试问在下列三种条件下，FET 各处于哪种状态？(1) R d = 3.9k Ω；(2) R d = 10k Ω；(3) R d = 1k Ω。
VT+V DD R gR d图56、源极输出器电路如图6所示，已知场效应管在工作点上的互导m 0.9ms g ，ds r 忽略不计，其他参数如图中所示。
求电压增益u A 、输入电阻i R 和输出电阻oR 。
图6填空题1、双极型半导体三极管是器件，而场效应管属于器件。
2、对于MOSFET，用来描述栅源电压对漏极电流控制能力大小的参数称为。
3、在MOSFET中，在漏源电压一定的条件下，用以描述漏极电流与栅源电压之间关系的曲线称为。
4、在N沟道的MOSFET的电路中，若栅源电压已大于开启电压，漏源电压在某一变化区域内，漏极电流会随着漏源电压的增大而增大，说明此时MOSFET工作于区。
5、在构成放大器时，可以采用自给偏压电路的场效应管是场效应管。
MOS管(新)分析
27
例.如图，设VT=1V, Kn=500μA/V2 , VDD=5V, -VSS=-5V, Rd=10K,
R=0.5K, Id=0.5mA 。若流过Rg1, Rg2的电流是ID的1/10，试确定
Rg1, Rg2的值。
VDD
解.作出直流通路，并设MOS工作在饱和 区，则由：
2
Rg 2 200
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS V
>20 >20 >20 >12
VRGS V
>20 >20 >20 >25 -25
VP
gm
V mA/ V
-4
≥2
-4
≥3
-5.5 ≥8
-4
≥2
fM MHz 300
90
1000
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
工作于可变电阻区的ID： ID 2Kn (VGS VT )vDS
25
5.2 MOSFET放大电路 5.2.2 带源极电阻的NMOS共源极放大电路 （1） 直流通路
VGS VG VS
Rg1
Rg 2
Rg1 Rg 2
(VDD
VSS
)
VSS
(IDR
VSS
由V-I特性估算 gm
gm
diD dvGS
vDS
[Kn (vGS VT )2 ]
vGS
vDS
2Kn (vGS
VT )
因为 iD Kn (vGS VT )2
第5章场效应管放大电路分析
如果接有外负载RL
Rg1
Rd d Vo
g sb
RL
Vi Rg2
Rg3 R
AV gm (Rd // RL )
Ri Rg3 Rg1 // Rg 2
g
Vi
Rg3 gmVgs R’g
d Rd Vo RL
Ro Rd
s R’g=Rg1//Rg2
27
源极电阻上无并联电容:
AV
Vo Vi
Vgs
gmVgs Rd gmVgs R
10
(2) 转移特性曲线 iD= f (vGS)|vDS= 常数
表征栅源电压vGS对漏极电流的控制作用， 场效应管是电压控制器件。
在饱和区内，FET可看
作压控电流源。
IDSS
转移特性方程：
iD=IDSS(1-vGS/VP)2
vGS VP- 0.8 – vG
0.4
S
11
（3）主要参数
夹断电压：VP 当导电沟道刚好完全被关闭时，栅源所对应的电
s
gd
N+ PN+
18
3 、特性曲线
4区：击穿
区
3区
截止区
vGS<V
T
vGD<V
T
VT
1区：可变电阻区: vGS>VT vGD>VT 沟道呈电阻性，iD随vDS
的增大而线性增大。
iD=0 2区：恒流区(线性放大区）
vGS>VT vGD<VT iD=IDO｛(vGS/VT)-1｝2 IDO是vGS=2VT时，iD的值。
VT R
g
m
(VT
)
VT R
VT
(gm
1) R
MOS场效应管放大电路解读
二、场效应管静态工作点的确定
• 2、解析法 • ⑴耗尽型场效应管的电流方程为：
iD I DSS (1
•
uGS UGS ( off )
)
2
把它在静态时的表达式与栅源间静态电压的表达式联立即可 求出IDQ和UDSQ：
U GSQ 2 ) I DQ I DSS (1 U GS ( off ) U GSQ I DQ RS
g m RL Au 1 1 g m RL
Au g m RL
1 Ri RS // gm
Ri Rg 3 Rg1 // Rg 2
RO RD
1 RO RS // gm
RO RD
五、应用举例
• 例1、电路如图。已知UGS(off)=-4V，IDSS=1mA， VDD=16V，RG1=160K， RG4=40K， RG=1M， RD=10K， RS=8K， RL=1M，试计算： 1、静态工作点Q； 2、输入电阻Ri和输出电阻RO； 3、电压放大倍数 Au 。
VDD
二、场效应管静态工作点的确定
• 1、图解法 在场效应管的转移特性曲线上做出栅源回 路直流负载线的方程，其交点即为工作点。
U GSQ I DQ RS U GSQ Rg 1 Rg 1 Rg 2
自偏压方式 VDD I DQ RS 混压偏压方式
二、场效应管静态工作点的确定
•
对于（a)图，Q1为JFET的工作点，Q2为耗尽型MOSFET的 工作点； • 对于（b)图，Q1为JFET的工作点，Q2为耗尽型MOSFET的 工作点，Q3增强型MOSFET的工作点。
uGS U GS ( off ) iD
]2
]
模拟电路场效应管及其基本放大电路
UGS(off)
信息技术学院
3. 特性
（1）转移特性
在恒流区
uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)
漏极饱 和电流
(U GS (off ) uGS 0)
夹断 电压
信息技术学院
（2）输出特性
iD f (uDS ) U GS 常量
IDSS g-s电压 控制d-s的 等效电阻
信息技术学院
P 沟道场效应管 D
P 沟道场效应管是在 P 型 硅棒的两侧做成高掺杂的 N 型区(N+)，导电沟道为 P 型， 多数载流子为空穴。 d
P G
N+ 型 沟 道 N+
g
S
s 符号
信息技术学院
2. 工作原理
（1）栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用
uDS=0
UGS（off）
沟道最宽 (a)uGS = 0
2)耗尽型MOS管
夹断 电压
信息技术学院
各类场效应管的符号和特性曲线
种类 结型 N 沟 道 符号 D 转移特性 ID /mA IDSS 漏极特性 UGS= 0V
ID
-
G
S D
UGS(off) O
UGS
O + + + ID O
o
UDS
ID
结型
P 沟 道
O UGS(off) UGS
G
IDSS
S D B
iD f (uGS ) U DS 常量
当场效应管工作在恒流区时，由于输出特性曲线可近似为横轴的一组平行 线，所以可用一条转移特性曲线代替恒流区的所有曲线。输出特性曲线的 恒流区中做横轴的垂线，读出垂线与各曲线交点的坐标值，建立uGS，iD坐 标系，连接各点所得的曲线就是转移特性曲线。
第5章场效应管放大电路 65页PPT文档
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 电流源作偏置的NMOS共源极 放大电路(例5.2.3）
静态时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝I IDK n(VG SVT)2 （饱和区） VS ＝ VG － VGS
VDS ＝ VD － VS =VDD－IDRD－ VS
电流源偏置
rdso
dvDS diD
1 vGS常 数2Kn(vGSVT)
rdso是一个受vGS控制的可变电阻
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
3. V-I 特性曲线 （1）输出特性
② 可变电阻区
iD 2 K n(v G S V T )v DS rdso2Kn(vG 1SVT)
其中
KnK2n
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数
1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ）
二、交流参数
1. 输出电阻rds
rds
vDS iD
VG S
5.1.5 MOSFET的主要参数
2. 小信号模型分析
（2）放大电路分析（例5.2.6）
Avv voi
(gmvgs)(R||rds) vgsgmvg(sR||rds)
IDQ
gmvgs
Kn
v
2 gs
静态值 （直流）
动态值 （交流）
非线性 失真项
当，vgs<< 2(VGSQ- VT )时，iD IDQ gmvgs IDQid
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 （1）模型 iD IDQ gmvgs IDQid
场效应管放大电路
场效应管放大电路场效应管放大电路与双极型晶体管放大电路类似，也有与之对应的三种基本组态：共源（共射）、共漏（共集）和共栅极（共基极）。
1.直流偏置及静态分析场效应管放大电路有两种常用的直流偏置方式：自给偏压和分压式偏置。
由于耗尽型（包括结型）管子在时就有漏极电流，利用这一电流在源极电阻上产生的电压给管子供应直流偏置，因此自给偏压仅适合于耗尽型管子。
分压式偏置方式，利用分压电阻供应的栅极直流电位和源极电阻上产生的直流压降共同建立栅源间极的直流偏置。
调整分压比可以使偏置电压为正或为负，使用敏捷，适合于各种场效应管。
场效应管放大电路的静态分析有图解法和解析法两种。
图解法与双极型晶体管放大电路的图解法类似，读者可对比学习。
解析法是依据直流偏置电路分别列出输入、输出回路电压电流关系式，并与场效应管工作在恒流区（放大区）漏极电流和的关系联立求解获得静态工作点。
2.动态分析场效应管放大电路的动态分析也有图解法和微变等效电路法两种。
它与双极型晶体管放大电路的分析法类似，读者可对比学习。
在双极型晶体管放大电路动态分析中，通常给出了管子的β值，而在场效应管放大电路分析中则需要利用解析法计算跨导gm。
例如耗尽型管子的由下式求得：上式表明gm与IDQ有关，IDQ越大，gm也就越大。
3.三种基本放大电路的特点场效应管放大电路的组态判别与双极型晶体管放大电路类似此处不再赘述。
三种基本放大电路的性能特点如表1所示。
表1 场效应管三种基本放大电路的性能特点共源极共漏极共栅极输入电阻大大小输出电阻较大小较大电压放大倍数大小于等于1大uo与ui的相位关系反相同相同相。
场效应晶体管放大电路
N
N
G
P+ P+
UDS G
P+ P+
UDS
UGS
S
S
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Sect
3.1.2 JFET特性曲线
1. 输出特性曲线：
iD f (U DS )∣ UGS const
可变电阻区 线性放大区 ID=gm UGS 击穿区
2. 转移特性曲线：
ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
IDSS：饱和栅极漏极电流,
着源极、栅极的次序焊在电路上； • 电烙铁或测试仪表与场效应晶体管接触时，均
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各种场效应管所加偏压极性小结
结型
N沟道(uGS＜0) P沟道(uGS＞0)
场效应管
绝缘栅型
增强型
耗尽型
PN沟沟道道((uuGGSS＜＞00)) N沟道(uGS极性任意) P沟道(uGS极性任意)
uo
u gs
g m u gs
u ds
S
GD
Id
RG
Ui
Ugs
gm Ugs RD
RL
Uo
R2
R1
S
第26页/共34页
动态分析：
G
电压放大倍数
Id
RL
D
RG
Ugs
Ui R2R1RD g源自 UgsRL Uo•
•
Ui Ugs
S
ri
•
ro
Au gm R'L
•
•
Uo gm Ugs (RD // RL )
ID(mA)
第8页/共34页
UGS=6V
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
场效应管放大电路介绍课件
⑦ 输出电阻rd：
rd
vDS iD
VG S
12
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道 N沟道
增强型 P沟道
N沟道 耗尽型
P沟道
13
4.3.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构
14
4.1.1 N沟道增强型MOSFET
2. 工作原理 s 二氧化硅
d
d
d
P+
P+
P+
P+
P+
P+
g
g
g
N
N
N
s
s
s
8
2. 工作原理 ③ VGS和VDS同时作用时
9
4.1.1 JFET的结构和工作原理 综上分析可知
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此 iG0，输入电阻很高。
• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；
反偏的PN结 —— 反偏电压控制耗尽层
栅极G(g)
源极S(s)
6
4.1.1 JFET的结构和工作原理
2. 工作原理 ① VGS对沟道的控制作用
② VDS对沟道的影响
• VGS=0
• VGS＜0 (反偏)
• VGS= VP
|VGS | 增加 耗尽层加厚 沟道变窄 沟道电阻增大
全夹断（夹断电压）
耗尽层 d
Rc
CC：Re
//
(
Rs
// Rb )
1
rbe
CB：
相关主题
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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vDห้องสมุดไป่ตู้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
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
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。
（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
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）
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
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。
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
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；
第5章 场效应管放大电路
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）。
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。
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
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。
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