场效应管及其应用电路

g
③①②UUUGGDSS和S对对U沟沟DS道道同的的时控控作制制用作作时用用
P NP UDS
UGS
当当UUGGPSS=＜<0U0时G时S，<0U时DS，导电I沟D 道更容易夹断，
IS (a)
使P对N靠沟G于结近道、同反漏变D样偏间极窄的P处。UN的耗D结S耗尽，的尽层反ID层加的向加厚值电宽比压，U增G沟加S=道，0时的值要小。
漏端的沟道被夹断， 称为予夹断。
D UDS增大则被夹断 区向下延伸。
G N
UGS<Up UGD=UP时 ID UDS N
UGS S
此时，电流ID由未 被夹断区域中的载 流子形成，基本不 随UDS的增加而增 加，呈恒流特性。
G
UGS
UGS<Up UGD=UP时 D ID
UDS NN
S
工作原理
ID
1.自偏压电路
Cb1 + ui −
+UDD RD Cb2
+
T
RG
uo RS C
−
+UDD RD
RG
RS
U GSQ U GQ U SQ 0 I DQ RS I DQ RS
g
P
P
N
UDS
UGS
IS
(b)
ID
g UGS
P UDS
IS
(c)
ID 0
UGS
UP
夹断电压
IDSS 饱和漏极电流
夹断区
5V 4V 3V 恒流区 2V 1V
输出特性曲线 ID 0 U DS
可变电阻区
UGS=0V
予夹断曲线
iD / mA
可变电阻区
击穿区
6 RDS
恒流区(放大区)
小
A uGS=0 V
3.2.3
1.直流参数
gm
I D U G S
U DS 常数
gm
ID U GS
2IDSS UP
(1 UGS )( UP
UP uGS 0
)
iD / mA
iD / mA
uDS=常数
Q UGS
ID
ID
O
uGS
/
V O
Q UGS uDS / V
rd
uDS iD
U GS
PDm IDU DS
几种常用场效应三极管的主要参数
ID
变窄U，GS从继上续至减下小呈，楔沟形道分继布续。变窄
靠压在漏当UU预当极GGU夹S沟D处称D=断S道U出增为G处夹现加夹S-断U预到断D时夹S使电=，断U压U对GP。UD应=P U（的P 时或栅，源在电紧 此U时GSU(ofDf)S） 。 夹断区延长 对于沟N道沟电道阻的JFEITD基，本UP不<0变。
3.1 结型场效应管
• 结构 • 工作原理
• 输出特性 • 转移特性 • 主要参数
D漏极
G(栅极)
N PP
两边是P区 导电沟道
S源极
D漏极
G(栅极)
N PP
D G
D G
S
S
S源极
D漏极
G(栅极)
P NN
P沟道结型场效应管
D
D
G
G
S
S
S源极
PN结反偏，UGS 越大则耗尽区越 宽，导电沟道越 窄。
流ID=0A。
P
G NN
UDS=0时 UDS
UGS S
越靠近漏端，PN 结反压越大
G
UGS<Up且UDS>0、UGD<UP时 耗尽区的形状
D ID
P
UDS
NN
UGS S
沟道中仍是电阻 特性，但是是非 线性电阻。
G
UGS<Up且UDS较大时UGD<UP 时耗尽区的形状
D ID
P
UDS
NN
UGS S
② 饱和漏极电流IDSS： UGS=0时对应的漏极电流。
③ 低频跨导gm：
gm
iD uGS
U DS
或
gm
2IDSS
(1
UGS UP
UP
) （ UP
UGS
0）
低频跨导反映了UGS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)。
④ 输出电阻rd：
rd
UDS iD
U GS
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
P 沟道增强型
SG D
P
P
N
予埋了导 电沟道
D G
S
P 沟道耗尽型
3.2.2MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
UGS=0时
UGS UDS
S GD
ID=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于
两个反接的 PN结
UGS>0时
UGS UDS S GD
N
N
P
UGS UDS S GD
N
N
P
UGS UDS S GD
-4 ≥2 -4 ≥3 -5.5 ≥8
-4 ≥2
fM MHz 300
90
1000
双极型三极管与场效应三极管的比较
3.3 场效应管放大电路
d
g
RD RL
uo
s g
RD RL
uo
ui
s
ui
d
s
d
g RD RL
uo
(a)
（a）共源电路
(b)
（b）共漏电路
(c)
（c）共栅电路
3.3.1场效应管放大电路的直流偏置与静态分析
3.2 绝缘栅场效应管
3.2.1 结构和电路符号
s源极
氧化层
二氧化硅
绝缘层
N+
耗尽层
g栅极
d漏极 金属铝
P型衬底
N+ 耗尽层
SG
N P
D 金属铝
两个N区 N
B衬底引线
D
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
N沟道增强型
SG D
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
SG D PN P
D
G S
G UGS
D ID P
NN
S
UDS=0U时 UDS
UGS越大耗尽区越宽， 沟道越窄，电阻越大。
D
但区当宽度UG有S较限小U，D时存S=，在0U耗导时尽
电沟道。DS间相当于 线I性D 电阻。
P
UDS
G NN
UGS S
UGS达到一定值时 （夹断电压UP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，即
使UDS 0U，漏极电 D ID
5
uDS=uGS−UP
iD / mA
6 IDSS
5
4
B
1V
3
2
C −2 V
4
3
U DS>4V
2
1
RDS 大 D
−3 V
UP=−4 V
UP=-4 V
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0
4
8 12 截止区
16
20
24 UDSS
uDS / V
输出特性曲线
-4
-3 -2 -1
0 uGS / V
转移特性曲线
主要参数
① 夹断电压UP (或UGS(off))： 漏极电流约为零时的UGS值 。
参数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C
PDM mW
100 100 100 100 100
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS VRGS
V
V
>20 >20
>20 >20
>20 >20
>12 >25
-25
VP
gm
V mA/ V
N
N
P
UGS UDS
UDS增加，UGD=UT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
S GD ID
N
N
P
夹断后，即
使UDS 继续 增加，ID仍
呈恒流特性。
绝缘栅型场效应管特性曲线
1)增强型MOS管
开启 电压
2)耗尽型MOS管
夹断 电压
各种场效应管所加偏压极性小结
结型PN沟沟道道((uuGGSS＞＜00)) 场效应管绝缘栅型耗增尽强型型PPNN沟沟沟沟道道道道((((uuuuGGGGSSSS＜极＞极0性0性)) 任任意意))