场效应管及其基本电路详解(1)
场效应管原理及放大电路
图6-47 分压式偏置电路
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场效应管原理及放大电路
图6-47为分压式偏置电路，RG1和RG2为分压电阻。 栅-源电压为(电阻RG中并无电流通过) (6-24) 式中，UG为栅极电位。对N沟道耗尽型场效应管，UGS为负值，所以RSID＞UG；对N沟道增强型场效应管，UGS为正值，所以RSID＜UG。 当有信号输入时，我们对放大电路进行动态分析，主要是分析它的电压放大倍数及输入电阻与输出电阻。图6-48是图6-47所示分压式偏置放大电路的交流通 路，设输入信号为正弦量。 在图6-47的分压式偏置电路中，假如RG= 0，则放大电路的输入电阻为
故其输出电阻是很高的。在共源极放大电路中，漏极电阻RD和场效应管的输出电阻rDS是并联的，所以当rDS ro≈RD (6-26)
RD时，放大电路的输出电阻
这点和晶体管共发射极放大电路是类似的。 输出电压为 (6-27) 式中 ，由式(6-23)得出 。
电压放大倍数为
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场效应管原理及放大电路
图6-43 N沟道耗尽型场效应管的输出特性曲线
图6-44 N沟道耗尽型场效应管的转移特性曲线 以上介绍了N沟道绝缘栅场效应增强型和耗尽型管，实际上P沟道也有增强型和耗尽型，其符号如图6-45所示。
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场效应管原理及放大电路
(6-28) 式中的负号表示输出电压和输入电压反相。 【例6-7】 在图6-47所示的放大电路中，已知UDD=20 V，RD=10 kΩ，RS=10 kΩ，RG1=100 kΩ，RG2=51 kΩ，RG=1 MΩ，输出电阻为RL=10 kΩ。场效应管的 参数为IDSS=0.9 mA，UP= 4 V，gm=1.5 mA。试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。 解：(1) 由电路图可知
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vGS
S
结论： （1）因为栅源间加反向电压，故栅极几乎不取电流； （2）输出电流id受vGS控制，故场效应管是一种电压控制器件； （3）由于受电场梯度的影响，耗尽层呈上宽下窄的形式，故
总是沟道的上部先被夹断；
G
|vGS | < |Vp | ，vGD=VP时
D iD
N
vDS
PP
vGS S
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 |且vDS较大时 vGD<VP时耗尽区的形状
D iD
N
vDS
PP
vGS S
D iD
N
vDS
G PP
VGS IG
低频跨导：
极间电容：栅源电容CGS，栅漏电容CGD，漏源电容CDS （3）极限参数
最大漏极电流IDM，最大耗散功率P0M，漏源击穿电压V(BR)DS 栅源击穿电压VBR)GS
五、MOS管的有关问题
2、场效应管与三极管的比较
导电机构 导电方式 控制方式 类型 放大参数 输入电阻 抗辐射能力 噪声 热稳定性 制造工艺
gm
I D VGS
VDS
gm 2Kn (vGS VT ) (5.1.18)
五、MOS管的有关问题 1、主要参数 （1）直流参数
开启电压VT——指增强型的MOS管
夹断电压VP——指耗尽型的MOS管
零栅压漏极电流IDSS
直流输入电阻： 通常很大1010~1015Ω左右 （2）交流参数
RGS (DC )
符号
D漏极
G(栅极)
P NN
P沟道结型场效应管 D
场效应管放大电路图大全（五款场效应晶体管放大电路原理图详解）-全文
场效应管放大电路图大全（五款场效应晶体管放大电路原理图详解）-全文场效应管放大电路图（一）图3-26所示是一种超小型收音机电路，它采用两只晶体管，这种电路具有较高的灵敏度。
图3-26场效应管在袖珍收音机电路中的应用该电路中，电池作为直流电源通过负载电阻器R1为场效应管漏极提供偏置电压，使其工作在放大状态。
由外接天线接收天空中的各种信号，交流信号通过C1，进入LC谐振电路。
LC谐振电路是由磁棒线圈和电容器组成的，谐振电路选频后，经C4耦合至场效应管VT的栅极，与栅极负偏压叠加，加到场效应管栅极上，使场效应管的漏极电流ID相应变化，并在负载电阻器R1上产生压降，经C5隔离直流后输出，在输出端即得到放大了的信号电压。
放大后的信号送入三极管的基极，由三极管放大后输出较纯净的音频信号送到耳机。
图3-27所示是FM收音机调谐电路，它是由高频放大器VT1、混频器VT3和本机振荡器VT2等部分构成的。
天线感应的FM调频广播信号，经输入变压器L1加到VT1晶体管的栅极，VT1为高频放大器主要器件，它将FM高频信号放大后经变压器L2加到混频电路VT3的栅极，VT2和LC谐振电路构成本机振荡器，振荡信号由振荡变压器的次级送往混频电路VT3的源极。
混频电路VT3由漏极输出，经中频变压器IFT（L4）输出10.7MHz中频信号。
图3-27FM收音机电路（调谐器部分）场效应管放大电路图（二）与双极型晶体管一样，场效AM29LV017D-70EC应管也有三种基本接法：共源、共漏和共栅极接法，其中，共源相当于共发射极接法；共漏相当于共集电极接法；共栅相当于共基极接法。
共源极电路，如图4-19（a）所示，相当于双极晶体管的共发射极电路。
当交流信号Ui经C，加到栅一源极时，使栅极偏压随信号而变，于是控制了ID的变化，在RL上产生压降，通过C2将放大了的信号电压输出。
如果用Rc;表示场效应管的栅极偏置电阻，用R喁表示场效应管的栅一源间电阻，则共源电路的输入电阻R，=Rc／／Rcs≈Rc（因Rcs》Rc）。
场效应管及其基本电路
ri RG R1 // R2
1.0375M
ro=RD=10k
Uo gm U gs (RD // RL )
Au g m R'L
2.6.3 源极输出器
一、静态分析
+UDD R1 150k
D
G S C2
R1 UG U DD 5V R1 R2
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
3.2 绝缘栅场效应管: 3.2.1N沟道增强型场效应管
一、结构和电路符号
S
G
D
金属铝
D
两个N区 N N G S
P
P型基底 SiO2绝缘层 导电沟道 N沟道增强型
S
G
D D
N P
予埋了导 电沟道
N
G
S
N 沟道耗尽型
D S
G
D
G
P N
P
S
P 沟道增强型
S
G
漏极输出电阻
场效应管的微变等效电路为：
iD D
G
uDS
ugs
D
gmugs rDS uds
G uGS
S
S G
ugs
D
gmugs uds
很大， 可忽略。
S
场效应管的分压式自偏压放大电路
UDD=20V R1 C1 G RG ui R2 1M 50k S RS 10k 10k RL uo 150k RD 10k C2 D
压VP）,耗 尽区碰到一起，DS 间被夹断，这时，即 使UDS 0V，漏极电 D 流ID=0A。
UDS=0时
ID P N UDS
G
N
UGS
S
越靠近漏端，PN 结反压越大
第4章 场效应管及其基本放大电路
恒流区
IDSS/V
G
D S
+
-
VGG
+
V uGS
VDD
-
O
UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 夹断区 -7 U P 8V
击穿区
uDS /V
特性曲线测试电路
漏极特性
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。
各类场效应管的符号和特性曲线 种类 结型 耗 尽 N 沟道 型 结型 耗 尽 P 沟道 型 绝缘 增 栅型 强 N 沟道 型 符号
S
S
VGG
(c) UGS ＜UGS(off)
(b) UGS(off) < UGS < 0
（2） 漏源电压uDS 对漏极电流iD的控制作用
uGD ＝ uGS －uDS (a)
P+
D
iD
(b)
D
iD
G
N
P+
VDD
+ P+ GP N
P+
VDD
S iS uGS = 0，uGD > UGS（Off) ，iD 较大。
uDS /V
O
UT 2UT
uGS /V
二、N 沟道耗尽型 MOSFET
制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子， 这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反 型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。 UGS = 0，UDS > 0，产生 较大的漏极电流； UGS < 0，绝缘层中正离 子感应的负电荷减少，导电 沟道变窄，iD 减小； UGS = UP , 感应电荷被 “耗尽”，iD 0。
导电沟道是 N 型的， 称 N 沟道结型场效应管。
第5章 场效应管及其基本放大电路
UGS=0
UGS<0
O 转移特性
uGS
O 输出特性
uDS
5.1.3 场效应管的主要参数 1、直流参数 (1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)： 是结型管和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数 (4) 直流输入电阻 RGS(DC) 2、交流参数 (1) 低频跨导 gm：表示uGS对iD控制作用的强弱。 (2) 极间电容 3、极限参数 (1) 最大漏极电流 IDM (2) 击穿电压U(BR)DS (3) 最大耗散功率PDM= IDUDS
O
(2)恒流区(或称饱和区) iD基本不随uDS变化，仅取决于uGS 。
iD 可 变 电 阻 区 O 预夹断轨迹 UGS=0
利用场效应管作放大管时， 应工作在此区域。 (3)击穿区
击 穿 区
恒 流
-1V
-2V 区 -3V -4V 截止区
当uDS增大到一定程度时， 漏极电流骤然增大，管子 被击穿。 (4)夹断区(或称截止区)
g
N+
N+
以P型硅为衬底
B
(3) 当uGS>UGS(th)时，uDS加正向电压
s
uDS
+
+ iD d
uGS
g
N+
N+
在uDS>uGS－UGS(th)时， 沟道夹断区延长，iD达到 最大且恒定，管子进入 饱和区。
以P型硅为衬底
B
NMOS管工作过程的动画演示：
3、N沟道增强型的特性曲线和电流方程
iD IDO 可变 电阻 区 O 输出特性 预夹断轨迹 2UGS(th) 恒流区 IDO
场效应管及其基本电路详解
uGS uGSo(ufG f S)thuGS uGSo(ufG f S)th
P - F E TuGD uGSo (ufG f S)thuGD uGSo (ufG f S)thuGS uGSo(ufG f S)th
uDS
(a)输出特性
图3―8输出特性
01 恒流区
02 uGS>UGSth 预夹断后所对应的区域。
03
uGD<UGSth（或uDS>uGS-UGSth） ○ 曲线间隔均匀，uGS对iD控制能力强。 ○ uDS对iD的控制能力弱，曲线平坦。
三、转移特性
iD≥0
当uGS<UGSth时，iD=0。
01
P沟
UGS /V
结型 P沟
iD
结型
MOS N沟
N 沟 耗尽型 增强型
UGS /V
0 －1
3 2
9 8
－2 1 7
－3 0 6
－4 －1 5
－5 －2 4
－6 －3 3
0
uDS
线性可变电阻区
uDS uG SuGS(o uG ff S)th
(b)输出特性
图3―12各种场效应管的转移特性和输出特性对比
2024/8/28
一、简介
二、分类
0 1
MOSFE T
0 2
N沟道
0 7
增强型
0 8
耗尽型
0 3
P沟道
0 4
增强型
0 5
NEMOSF
ET
0 9
NDMOS
FET
1 0
PEMOSF
ET
1 1
DMOS FET
0 6
耗尽型
2024/8/28
场效应管驱动电路详解(一)
场效应管驱动电路详解(一)场效应管驱动电路详解什么是场效应管驱动电路？场效应管驱动电路是一种常用的电路，用于控制场效应管的工作状态。
场效应管是一种电子元件，具有高输入阻抗、低输出阻抗等特点，广泛应用于各种电子设备中。
为什么需要场效应管驱动电路？场效应管具有高输入阻抗，可以很好地隔离输入信号源和输出负载之间的电路，防止输入信号源的变化对输出负载产生干扰。
同时，场效应管的控制特性使得其能够根据输入信号的变化来调节输出信号的幅度和相位。
场效应管驱动电路的工作原理场效应管驱动电路通常由输入端、输出端和控制端组成。
输入端接收外部的控制信号，输出端控制输出负载的电流或电压，控制端用于调节场效应管的工作状态。
场效应管驱动电路中最常见的是共源极和共漏极配置。
共源极配置对应于控制端与驱动端之间存在一定的电阻，采用负反馈机制来调节输出信号。
共漏极配置则不需要电阻，输出信号直接由场效应管控制。
场效应管驱动电路的应用场效应管驱动电路广泛应用于各种电子设备中，例如功率放大器、无线通信设备、音视频处理器等。
它可以提供稳定的输出信号，并根据输入信号的变化进行调节，满足不同应用的需求。
场效应管驱动电路的设计与优化在设计场效应管驱动电路时，需要考虑如下因素：1.输入阻抗：合理选择输入阻抗，以保证输入信号源的驱动能力。
2.输出阻抗：合理选择输出阻抗，以适应不同负载的需求。
3.带宽：确定驱动电路的带宽，以保证信号传输的稳定和准确性。
4.控制电压：根据场效应管的特性确定控制电压的范围，以保证电路的正常工作。
通过合理设计和优化，如选取合适的电阻、电容值、调整电路的参数等，可以使得场效应管驱动电路的性能达到最佳状态。
总结场效应管驱动电路是一种常用的电路，它通过控制场效应管的工作状态来实现对输出信号的调节。
在设计和优化时，需要考虑输入阻抗、输出阻抗、带宽和控制电压等因素。
合理设计和优化场效应管驱动电路可以使其性能达到最佳状态，满足各种应用需求。
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
➢ 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。
第四章：场效应管及放大电路讲解
iD
vGS 0 VT
(1-34)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
0
v DS
(1-35)
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
模拟电子
耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道， 加反向电压才能夹断。
iD
转移特性曲线
vGS VT 0
(1-36)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
vGS=0
vGS<0
P NN
P沟道结型场效应管 D
G
S源极
S
(1-6)
模拟电子
（2）工作原理（以P沟道为例） VDS=0时
PN结反偏，
VGS越大则耗
D
尽区越宽，导 电沟道越窄。G
P
VDS
NN
VGS S
(1-7)
VGS越大耗尽区越 宽，沟道越窄， 电阻越大。
G
但 尽区当宽VG度S较有V小限DS时=，0，时模存耗拟电子 在导电沟道。DS间 D 相当于线性电阻。
Vgs
-
gmVgs
s
+
Rg2
R RL Vo -
(1-56)
中频电压增益
模拟电子
Vo gmVgs (R // RL )
Vgs Vi Vo
Vo gm (Vi Vo )( R // RL )
A Vm
Vo Vi
gm (R // RL ) 1 gm (R // RL )
Rg2 47k
Rg1 2M
Rd 30k
d
g
Rg3
s
10M
R
2k
场效应管及其电路
第4章场效应管及其电路本章要点●MOS管的原理、特性和主要参数●结型场效应管原理、特性及主要参数●场效应管放大电路的组成与原理本章难点●MOS管的原理和转移特性及主要参数●场效应管的微变等效电路法场效应管(FET)是一种电压控制器件，它是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的。
它具有输入电阻高、噪声低、热稳定性好、耗电省等优点，目前已被广泛应用于各种电子电路中。
场效应管按其结构不同分为结型(JFET)和绝缘栅型(IGFET)两种，其中绝缘栅型场效应管由于其制造工艺简单，便于大规模集成，因此应用更为广泛。
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)绝缘栅型场效应管简称MOS管，由于其内部由金属—氧化物—半导体三种材料制成，可分为增强型和耗尽型两大类，每一类中又有N沟道和P沟道之分。
下面主要讨论N沟道增强型MOS管的工作原理，其余三种仅做简要介绍。
4.1.1 N沟道增强型场效应管(NMOS管)1．结构N沟道增强型MOS管的结构如图4-1(a)所示。
它是在一块掺杂浓度较低的P型硅片(称为衬底)上，通过扩散工艺形成两个高掺杂的N+区，通过金属铝引出两个电极分别作为源极S和漏极D，再在半导体表面覆盖一层二氧化硅绝缘层，在源漏极之间的绝缘层上制作一铝电极，作为栅极G，另外从衬底引出衬底引线B(工作时通常与源极S接在一起)。
在两个N+区之间的半导体区，是载流子从源极S流向漏极D的通道，把它称为导电沟道。
由于栅极与导电沟道之间被二氧化硅所绝缘，故将此类场效应管称为绝缘栅型。
图4-1(b)是N沟道增强型MOS管的符号，其中箭头方向是由P(衬底)指向N(沟道)，由此可判断沟道类型。
符号中的三条断续线表示GS0 =U不存在导电沟道，它是判断增强型MOS管的特殊标志。
(a)结构示意图 (b)电路符号图4-1 N 沟道增强型MOS 管2．工作原理工作时，N 沟道增强型MOS 管的栅源电压GS u 和漏源电压DS u 均为正向电压，如图4-2所示。
场效应管及放大电路
场效应管是利用电场效应来控制电流 大小，与双极型晶体管不同，它是多子导 电，输入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。 场效应管有两种: 绝缘栅型场效应管MOS 结型场效应管JFET
分类：
JFET 结型 MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道
P沟道
（耗尽型） N沟道
FET 场效应管
ID=f(VDS)VGS=const
输出特性曲线
vGS 在恒流区，iD I D 0 ( - 1) 2 VT
I D 0是vGS 2VT时的iD值
输出特性曲线
(1) 截止区（夹断区） VGS< VT以下区域就是截止区 VGS VT ID=0
iD
(2) 放大区（恒流区） 产生夹断后，VDS增大，ID不变的 区域，VGS -VDS VP VDSID不变 处于恒流区的场效应管相当于一 个压控电流源 (3)饱和区（可变电阻区） 未产生夹断时，VDS增大，ID随着增大的区域 VGS -VDS VP VDSID 处于饱和区的场效应管相当于一个压控可变电阻
夹断 电压
在恒流区时 uGS 2 iD I DSS (1 ) Up
uGD=UGS(off)时称为 预夹断
3. 主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的VGS值 。 ② 饱和漏极电流IDSS： VGS=0时对应的漏极电流。 ③ 低频跨导gm： 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm 可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
2. 静态工作点
Q点： VGS 、 ID 、 VDS 已知VP ，由
vGS = - iDR
VDS = VDD - ID (Rd + R )
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 )。
场效应管
U
GSQ
U GQ U SQ V GG I DQ Rs
U
DSQ
V DD I DQ Rs
uGS V GG i D Rs 2 [ uGS 1] i D I DO U GS(th)
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14
（3）共漏放大电路的动态分析
U DSQ VDD
联立(1)、(2)可解得 UGSQ 路 I DQ ( Rd Rs ) 和IDQ。当然，有两个解，取 其中有物理意义的解。
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3. 场效应管放大电路的动态分析
（1）场效应管的低频小信号模型
i D f (uGS , uDS )
全微分
i D diD uGS i D uGS
1
1. 场效应管放大电路的三种组态
d g
+
s
g
s
+
d
+ ui -
Rd
R L uo –
+ ui -
Rs
R L uo –
图 2.7.1(a) JFET 共源电路
图 2.7.1(b) JFET 共漏电路
s
d
+ ui -
g
Rd
RL
+ uo –
• uGS控制iD； • 工作于恒流区； • g~b、s~e、d~c
UT UT Ro IT U T / Rs g mU gs UT U T / Rs g m ( U T )
图 2.7.13 微变等效电路 图 2.7.12 共漏放大电路
gmU gs Rs 1 1 Uo gm Rs Rs // Au gm U i U gs gmU gs Rs 1 gm Rs 1 / Rs g m
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
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、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
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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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2021/3/8
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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
iD f (uGS ) uDS C
恒流区中：
Au、Ri、Ro、U）om 的分析方法。
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5
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)
iD
I
DSS
(1
uGS UGSof
f
)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为零。
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19
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
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30
iD
uDS uGS U GSth
可
变
恒
电
阻
流
区 区
0 截止区
U GS ＝ 6V 5V 4V 3V 2V
击 穿 区
uDS
(a)输出特性 图3―8输出特性
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31
(3)恒流区 预夹断后所对应的区域。 uGS>UGSth uGD<UGSth（或uDS>uGS-UGSth）
绝缘栅场效应管IGFET (Insulated Gate FET)
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6
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 向偏置电压时栅
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23
3―2―1 绝缘栅场效应管的结构 3―2―2 N沟道增强型MOSFET
(Enhancement NMOSFET) 一、导电沟道的形成及工作原理
S
N＋
GD
N＋
PN结(耗尽层)
P型衬底
UGS=0，导电沟道未形成
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S UGS
N＋
G
D
N＋
PN 结(耗尽层) P 型衬底
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
一、直流参数
电流（输出电流）的控制。
G
输入 电压
uGS
FET
S
iD
D 输出 电流
S
MOSFET：利用栅源电压（ 输入电压）对半导体表
面感生电荷量的控制来改变导电沟道的宽度，从而
实现对漏极电流（输出电流）的控制。
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N沟道： iD 0
iD
MOS
耗尽型 增强型 N沟 N沟
I DSS
结型N 沟
I D0 UG Sth
JFET
N 沟道 D
P 沟道 D
G
G
S
S
图3―11各种场效应管的符号对比
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MOSFET
增强型
耗尽型
N沟道 D
G
B
P沟道 D
B G
N沟道 D
B G
P沟道 D
B G
S
S
S
S
图3―11各种场效应管的符号对比
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么么么么方面
• Sds绝对是假的
JFET：利用栅源电压（ 输入电压）对耗尽层厚度 的控制来改变导电沟道的宽度，从而实现对漏极
PN结若加正向电压时 的电流方向
图3―6 N沟道增强型MOS场效应管的沟道形成及符号
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U DS U GS
N+
N+
P 型衬底 B
图 uDS增大，沟道预夹断前情况
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U DS U GS
N+
N+
预夹断
P 型衬底 B
图3―9 uDS增大，沟道预夹断时情况
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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
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D
P
P
UGSoff——夹断电压
MOSFET表示（Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor）。此外，还有以氮化硅为绝缘
体的MNSFET等。
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二、分类 MOSFET
N沟道 P沟道
增强型 N-EMOSFET 耗尽型 N-DMOSFET 增强型 P-EMOSFET 耗尽型 P-DMOSFET
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U DS U GS
N+
N+
P 型衬底
B
漏源电压VDS对沟道的影响.avi
图 uDS增大，沟道预夹断后情况
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二、输出特性
uDS≥0 (1)截止区
uGS<UGSth
导电沟道未形成，iD=0。
(2)可变电阻区
预夹断前所对应的区域。
uGS>UGSth uGD>UGSth（或uDS<uGS-UGSth）
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iD /mA 5 4 3 2 1
0
12 3
U GS th
uG S /V
图3―7 NMOSFET的转移特性曲线
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3―2―3 N沟道耗尽型 MOSFET (Depletion NMOSFET)
iD
I
D0
(1
uGS U GSof
f
)2
ID0表示uGS=0时所对应的漏极电流。
B
(a) UGS<UGSth，导电沟道未形成
开启电压：UGSth 图3―6 N沟道增强型MOS场效应管的沟道形成及符号
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栅源电压VGS对沟道的影响.avi
D
U GS
N＋
N＋
G
B
导电沟道（反型层）
P 型衬底 B
(b) UGS>UGSth，导电沟道已形成
S (c )符号
衬底的箭头方向表示
可 变 u DS ＝ u G S－U GSoff
电 4阻
U GS ＝ 0V
区 3
恒
－0.5V
击 穿
2
流
－1V
区
区
－1.5V
1
－2 V
U GSoff
0
5
10
15
20 uD S /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
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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）；
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 U DS
G P
P UDS
U GS
S
UGS S
(a)uGD>UGSoff（预夹断前）
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）
ID0
unCox 2
W L
(U
2 GSoff
)
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N＋
N＋
导电沟道（反型层）
P 型衬底
B
UGS=0，导电沟道已形成
图 N沟道耗尽型MOS场效应管的沟道形成
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iD/mA
uDS uGS UGSoff ＋ 6V
4 UGS＝＋ 3V
3 0V
2 －3V
1
0
5
10
15
20 uDS/V
(a)转移特性曲线
图3―3JFET的转移特性曲线和输出特性曲线
2021/3/8
20
iD /mA
iD /mA 可
转移特性曲线.avi
IDSS