第三章场效应管

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第3章场效应管及其基本放大电路参考答案

第 3章场效应管及其基本放大电路3.1填空题（1）按照结构，场效应管可分为。

它属于型器件，其最大的优点是。

（2）在使用场效应管时，由于结型场效应管结构是对称的，所以极和极可互换。

MOS 管中如果衬底在管内不与极预先接在一起，则极和极也可互换。

（3）当场效应管工作于恒流区时，其漏极电流D i 只受电压的控制，而与电压几乎无关。

耗尽型D i 的表达式为，增强型D i 的表达式为。

（4）一个结型场效应管的电流方程为2GS D 161mA 4U I=×− ，则该管的DSS I = ，p U = 。

（5）某耗尽型MOS 管的转移曲线如习题3.1.5图所示，由图可知该管的DSS I = ，p U = 。

（6）N 沟道结型场效应管工作于放大状态时，要求GS 0u ≥≥ ，DS u > ；而N 沟道增强型MOS 管工作于放大状态时，要求GS u > ，DS u > 。

（7）耗尽型场效应管可采用偏压电路，增强型场效应管只能采用偏置电路。

（8）在共源放大电路中，若源极电阻s R 增大，则该电路的漏极电流D I ，跨导m g ，电压放大倍数。

（9）源极跟随器的输出电阻与和有关。

答案：（1）结型和绝缘栅型，电压控制，输入电阻高。

（2）漏，源，源，漏，源。

（3）GS u ，DS u ，2GS D DSS P 1u i I U =− ，2GS D DO T 1u i I U=−。

（4）16mA ，4V 。

（5）习题3.1.5图4mA ，−3V 。

（6）p U ，GS p u U −，T U ，GS T u U −。

（7）自给，分压式。

（8）减小，减小，减小。

（9）m g ，s R 。

3.2试分别画出习题3.2图所示各输出特性曲线在恒流区所对应的转移特性曲线。

解：3.3在带有源极旁路电容s C 的场效应管放大电路如图3.5.6（a ）所示。

若图中的场效应管为N 沟道结型结构，且p 4V U =−，DSS 1mA I =。

第3章场效应管

VGS = 4 V, VDS = 6 V
ID = 1 mA
例2. 单电源供电的N沟道DMOS管电路，已知，RG＝1MΩ， RS＝4kΩ，RD＝5kΩ，VDD＝5V，管子参数为µnCoxW/（2l）＝0.25mA/V2，VGS(th)＝-2V，求ID。
VS = I DQ RS = 4I D
VGS = VG − VS = −4I D
ID =
µn CoxW
2l = 0.25(−4 I D + 2) 2
(VGS − VGS(th) ) 2
解得ID＝0.25mA和1mA。显然ID＝1mA应舍去。取ID＝0.25mA，求得 VGS = 0 − I DQ RS = 0 − 0.25 × 4 = −1
VDS = VDD − I DQ ( RD + RS ) = 5 − 0.25 × 9 = 2.75
µ n CoxW
2l
例在下图所示N沟道EMOS管电路中，已知RG1＝1.2 MΩ， RG2＝0.8 MΩ，RS＝4 kΩ，RD＝10 kΩ，VDD＝20 V，管子参数为µCoxW/(2l)＝0.25 mA/V2，VGS(th)＝2 V，试求ID。解
IG = 0
VG = VDD RG2 0.8 = 20 × = 8 (V) RG1 + RG2 1.2 + 0.8
三、vGS>VGS(th)，vDS>vGS－VGS(th)
当 vDS=vGS-VGS(th)时，近漏端沟道夹断。夹断后， vGA＝vGS(th)，夹断点到源极的电压vAS也就恒为(vGS－VGS(th))，沟道电流iD不再随vDS的变化而变化，只受vGS控制。这种沟道夹断与vGS<VGS(th) 整个沟道夹断iD=0的情况不同。通常由vDS引起近漏极端的夹断称为预夹断。预夹断后对应的工作区称为饱和区又称放大区。但若考虑沟道长度调制效应(夹断点A会随着vDS的增加而向源极移动)，当vGS 一定时，iD会随着vDS的增加而略微增加。

MOS场效应管

▪ MOS管截止模式判断方法
截止条件
N沟道管：VGS < VGS(th) P沟道管：VGS > VGS(th)
▪ 非饱和与饱和（放大）模式判断方法
假定MOS管工作在放大模式：
|VGS| > |VGS(th) |， |VDS | > | VGS –VGS(th) | 非饱和区（可变电阻区）工作条件
|VGS| > |VGS(th) | ， |VDS | < | VGS –VGS(th) | 非饱和区（可变电阻区）数学模型
ID
nCOXW
l
(VGS
VGS(th) )VDS
从平方律关系式：
ID
nCOXW
2l
(VGS
VGS(th) )2
若考虑沟道长度调制效应，则ID的修正方程：
ID
nCOXW
2l
(VGS
VGS(th)
)2
1
VDS VA
nCOXW
2l
(VGS
VGS(th) )2
1
VDS
其中：称沟道长度调制系数，其值与l 有关。
通常 =( 0.005 ~ 0.03 )V-1
通常MOS管的跨导比三极管的跨导要小一个数量级以上，即MOS管放大能力比三极管弱。
计及衬底效应的MOS管简化电路模型
考虑到衬底电压vus对漏极电流id的控制作用，小信号等效电路中需增加一个压控电流源gmuvus。
id
g
+
vgs
-
gmvgs
gmuvus rds
s
d +
vds
-
gmu称背栅跨导，工程上
▪ VGS极性取决于工作方式及沟道类型增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。耗尽型MOS管： VGS 取值任意。

第3章场效应管及其放大电路习题解

3.2 内容提要
3.1.1 场效应晶体管
1．场效应管的结构及分类场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，是电压控制型器件。工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子（多数载流子），故又称单极型晶体管。场效应管有两个 PN 结，向外引出三个电极：漏极 D、栅极 G 和源极 S。场效应管的分类如下：结型场效应管(JFET) 场效应管(FET) 绝缘栅型场效应管(IGFET) 增强型 2．场效应管的工作原理 (1) 栅源控制电压的极性对 JFET，为保证栅极电流小，输入电阻大的特点，栅源电压应使 PN 结反偏。 N 沟道 JFET： N 沟道 P 沟道 N 沟道耗尽型 P 沟道 N 沟道 P 沟道
1
UGS<0；P 沟道 JFET：UGS>0。对增强性 MOS 管，N 沟道增强型 MOS 管，参加导电的是电子，栅源电压应吸引电子形成反型层构成导电沟道，所以 UGS>0；同理，P 沟道增强型 MOS 管，UGS<0。对耗尽型 MOS 管，因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子（或负离子：N 沟道掺入正离子；P 沟道掺入负离子），吸引衬底的电子（或空穴）形成反型层，即 UGS=0 时，已经存在导电沟道，所以，栅源电压 UGS 可正可负。 (2) 夹断电压 UGS(off)和开启电压 UGS(th) 对 JFET 和耗尽型 MOS 管，当｜UGS｜增大到一定值时，导电沟道就消失（称为夹断），此时的栅源电压称为夹断电压 UGS(off)。 N 沟道场效应管 UGS(off) <0； P 沟道场效应管 UGS(off) >0。对增强型 MOS 管，当UGS增加到一定值时，才会形成导电沟道，把开始形成反型层的栅源电压称为开启电压 UGS(th)。N 沟道增强型 MOS 管 UGS(th) >0；P 沟道增强型 MOS 管 UGS(th) <0。 (3) 栅源电压 uGS 对漏极电流 iD 的控制作用场效应管的导电沟道是一个可变电阻，栅源电压 uGS 可以改变导电沟道的尺寸和电阻的大小。当 uDS=0 时，uGS 变化，导电沟道也变化但处处等宽，此时漏极电流 iD=0；当 uDS≠0 时，产生漏极电流，iD≠0，沿沟道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。当 uGS 一定，uDS增大到一定大小时，在漏极一侧导电沟道被夹断，称为预夹断。导电沟道预夹断前，uDS增大，iD增大，漏源间呈现电阻特性，但 uGS 不同，对应的电阻不同。此时，场效应管可看成受 uGS 控制的可变电阻。导电沟道预夹断后，uDS增大，iD 几乎不变。但是，随 uGS 变化，iD 也变化，对应不同的 uGS，iD 的值不同。即 iD 几乎仅仅决定于 uGS，而与 uDS 无关。栅源电压 uGS 的变化，将有效地控制漏极电流 iD 的变化，即体现了栅源电压 uGS 对漏极电流 iD 的控制作用。 3．效应管的伏安特性效应管的伏安特性有输出特性和转移特性。 (1) 输出特性：指当栅源电压 uGS 为常量时，漏极电流 iD 与漏源电压 uDS 之间的关系，即

第三章场效应管放大电路讲解

起来。
d
结构图
B衬底 g
s
电路符号
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因此在栅源电压为零时，在正的vDS作用下，也有较大的漏极电流iD由漏极流向源极。
当vGS>0时，由于绝缘层的存在，并不会产生栅极电流 iG ，而是在沟道中感应出更多的负电荷，使沟道变宽。在vDS作用下，iD将具有更大的数值。
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3.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
⒈ 结构和工作原理简述这种管子在制造时，
SiO2绝缘层中掺有大量
正离子
由于二氧化硅绝缘层中掺
有大量的正离子，即使在
vGS= 0时，由于正离子的作用，也和增强型接入正
N型沟道
栅源电压并使vGS>VTh时相似，能在P型衬底上感应出较多的电子，形成N型沟道，将源区和漏区连通
② 可变电阻区（vDS≤vGS-VTh ）
iD Kn 2 vGS VTh vDS vD2S
iD/mA
可变电阻区饱和区
电导常数Kn单位是mA/V2。
8 6
在特性曲线原点附近，vDS很 4
7V A
6V B
5V C
4V
小，则
2
D
vGS=3V
iD 2Kn vGS VTh vDS
E 截止区
5 10 15 20 vDS/V
电压vGS对漏极电流iD的控制
特性，即 iD f vGS vDS常数
由于饱和区内，iD受vDS的影
iD/mA 8
A
B
6 VDS =10V C
4
D
响很小，因此饱和区内不同vDS 下的转移特性基本重合。

模拟电子技术(3)--场效应管及其基本放大电路

第3章场效应管及其基本放大电路试卷3.1判断下列说法是否正确，用“√”和“ ”表示判断结果填入空内1. 结型场效应管外加栅源电压u GS应使栅源间的耗尽层承受反偏电压，才能保证其输入电阻R G大的特点。

（）2. 耗尽型MOS管在栅源电压u GS为正或为负时均能实现压控电流的作用。

（）3. 若耗尽型N沟道MOS管的栅源电压u GS大于零，则其输入电阻会明显变小。

（）4. 工作于恒流区的场效应管，低频跨导g m与漏极电流I DQ成正比。

（）5. 增强型MOS管采用自给偏压时，漏极电流i D必为零。

（）【解3.1】：1. √ 2.√ 3.× 4.× 5.√3.2选择填空1. 场效应管的栅-源之间的电阻比晶体管基-射之间的电阻。

A．大 B．小 C．差不多2. 场效应管是通过改变来改变漏极电流的。

所以是控制型器件。

A．栅源电压 B．漏源电压 C．栅极电流D．电压 E．电流3. 用于放大时，场效应管工作在特性曲线的。

A．可变电阻区 B．恒流区 C．截止区4. N沟道结型场效应管中参加导电的载流子是。

A．自由电子和空穴 B．自由电子 C．空穴5. 对于结型场效应管，当︱u GS︱︱U GS(off)︱时，管子一定工作在。

A．恒流区 B．可变电阻区 C．截止区 B．击穿区6. 当栅源电压u GS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有。

A．结型场效应管 B．增强型MOS管 C．耗尽型MOS管7. 某场效应管的开启电压U GS(th)=2V，则该管是。

A．N沟道增强型MOS管 B．P沟道增强型MOS管C．N沟道耗尽型MOS管 D．P沟道耗尽型MOS管8. 共源极场效应管放大电路，其输出电压与输入电压；共漏极场效应管放大电路，其输出电压与输入电压。

A．同相 B．反相【解3.2】：1.A 2.A,D 3.B 4.B 5.C 6.A C 7.A 8.B,A3.3判断图T3.3所示各电路能否进行正常放大？如果不能，指出其中错误，并加以改正。

电子技术基础第三章场效应管及其放大电路

• JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制，来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流的大小。
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。
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思考：为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
场效应管的应用小结
• 一是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用， VGS的绝对值越大，导电沟道就越窄，对应的导电沟道电阻越大，即电压 V电G阻S控使制用电时阻，的导大电小沟，道管还子没工有作出在现可预变夹电断阻；区，当作压控可变
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场效应管的分类
场效应管 FET
结型
JFET
IGFET ( MOSFET ) 绝缘栅型
N沟道 P沟道增强型
耗尽型
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N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
第二节结型场效应管(JFET)的结构和工作原理
一、结型场效应管的结构
二、结型场效应管的工作原理
三、结型场效应管的特性曲线及参数
UDS（sat） ≤│Up│。
JFET的三个状态
• 恒流区（放大区、饱和区） • 可变电阻区 • 截止区
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小结
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管。
• 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。
第一节场效应管概述第二节结型场效应管的结构和工作原理第三节绝缘栅场效应管的结构和工作原理第四节场效应管放大电路
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• 3-1 • 3-4 • 3-6 • 3-12
作业
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第三章场效应管及其放大电路

第三章场效应管及其放大电路1. JEFT 有两种类型，分别是N 沟道结型场效应管和P 沟道结型场效应管2. 在JFET 中：（1）沟道夹断：假设0=DS v ，如图所示。

由于 0=DS v ，漏极和源极间短路，使整个沟道内没有压降，即整个沟道内的电位与源极的相同。

令反偏的栅-源电压GS v 由零向负值增大，使PN 结处于反偏状态，此时，耗尽层将变宽；由于在结型场效应管制作中，P 区的浓度远大于N 区的浓度，所以，耗尽层主要在N 沟道内变宽，随着耗尽层宽度加大，沟道变窄，沟道内的电阻增大。

继续反响加大GS v ，耗尽层将在沟道内合拢，此时，沟道电阻將变的无穷大，这种现象成为沟道夹断（2）在DS v 较小时，DS v 的加大虽然会增大沟道内的电阻，但这种影响不是很明显，沟道仍处于比较宽的状态，即沟道的电阻在DS v 比较小的时候基本不变，此时加大DS v ，会使D i 迅速增加，D i 与DS v 近似为线性关系。

加大DS v ，沟道内的耗尽层会逐渐变宽，沟道电阻增加，D i 随DS v 的上升，速度会变缓。

当||P DSV v =时，楔形沟道会在A 点处合拢，这种现象称为预夹断。

3. 解：（1）（a ）为N 沟道场效应管（b ）为P 沟道场效应管（2）（a ）V V P4-= （b ）V V P 4= （3）（a ）A I DSS 5= （b ）A I DSS 5-=（4）电压DS v 与电流D i 具有相同的极性且与GS v 极性相反，因而，电压DS v 的极性可根据D i 或GS v 的极性判断4.解：当JFET 工作在饱和区时，有关系式：2)1(PGS DSS D V V I i -= 5. 解：在P 沟道JFET 中，要求栅-源电压GS v 极性为正，漏源电压DS v 的极性为负，夹断电源P V 的极性为正6. 解：MOS 型场效应管的详细分类7. 解：耗尽型是指，当0=GS v 时，即形成沟道，加上正确的GS v 时，能使对数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。

场效应管及其应用

结构; (b) N沟道结型场效应管符号;
g 栅极
d 漏极耗尽层
P
P
g
N
s 源极 (a)
d s (b)
d g
s
(c)
P沟道结型场效应
图 3.1结型场效应管
(3. 1)
01 02 03
图3.2表示的是结型场效应管施加偏置电压后的接线图。
场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。
在uDS一定时, 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。即
03 2 ）
场效应管放大电路的静态工作点可用式（3.4）或式（3.5）与式（3.7）或式（3.8）联立求出UGSQ和IDQ, 漏源电压UDSQ由下式求得:
图3.12
场效应管微变等效
id
d
电路
＋
g＋
uds
ugs
－
－
s
g＋ ugs
－ s
01
电压放大倍数:
02
(3. 10)
'03
输入电阻:
u iRR guR ( g od
iD d
－ UGG
＋
g
－
P
uGS ＋
P N
S
＋ Rd
＋
uDS
－ UDD
－
图3.2 N沟道结型场效应管工作原理
图3.3 N沟道结型场效应管转移特性曲线
iD / m A
IDSS 5 4
3 u DS =1 2 V
2
1 U GS ( of f) －4 －3 －2 －1 0
u GS /V
单击此处添加小标题
u u g R u (1
') 壹

第3章：场效应管详解

第三章
3.0
场效应管
概述
3.1
3.2
MOS场效应管
结型场效应管
3.0 概述
场效应管是一种利用电场效应来控制电流的半导
体器件,也是一种具有正向受控作用的半导体器件。
它体积小、工艺简单，器件特性便于控制，是目前制造大规模集成电路的主要有源器件。
场效应管与三极管主要区别：
• 场效应管输入电阻远大于三极管输入电阻。
由于MOS管COX很小，因此当带电物体（或人）靠近金属栅极时，感生电荷在SiO2绝缘层中将产生
很大的电压VGS(=Q /COX)，使绝缘层击穿，造成
MOS管永久性损坏。
MOS管保护措施：
分立的MOS管：各极引线短接、烙铁外壳接地。 MOS集成电路：
D1
T
D2
D1 D2一方面限制VGS间最大电压，同时对感生电荷起旁路作用。
VGS > VGS(th) 条件： V DS > VGS–VGS(th) 特点：
0
VDS /V
ID只受VGS控制，而与VDS近似无关，表现出类似三极管的正向受控作用。考虑到沟道长度调制效应，输出特性曲线随 VDS的增加略有上翘。
注意：饱和区（又称有源区）对应三极管的放大区。
数学模型：
工作在饱和区时， MOS 管的正向受控作用，服从平方律关系式： n COXW ID (VGS VGS(th) ) 2 2l 若考虑沟道长度调制效应，则ID的修正方程：
• 场效应管是单极型器件（三极管是双极型器件）。
• 场效应管受温度的影响小（只有多子漂移运动形成电流)。
一、场效应管的种类
绝缘栅型场效应管MOSFET 按结构不同分为 N沟道结型场效应管JFET P沟道 N沟道耗尽型（DMOS） P沟道

模拟电子技术第三章场效应三极管

+
d g s
源极
上页下页首页
栅极
N沟道结型场效应管的结构和符号
3
s
2. 工作原理
⑴ 当uDS = 0 时， uGS 对耗尽层和导电沟道的影响。
ID=0 ID=0
d
P+
d
N 型沟道
P+ P+
d
P+ P+ P+
g
g
N 型沟道
g
s uGS = 0
s uGS < 0
4
预夹断轨迹
恒流区
IDO O
UGS(th) 2UGS(th) uGS/V
O
截止区
uDS/V
转移特性曲线可近似用以下公式表示：
iD I DO ( uGS U GS(th) )
2
当uGS ≥ UGS(th)时
12
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2. N沟道耗尽型MOS场效应管预先在二氧化硅中掺入大量的正离子，
使uGS = 0 时，
形成一个N型导电沟道。
又称之为反型层开启电压，用uGS(th)表示
导电沟道随uGS 增大而增宽。
10
B uGS > UGS(th)时形成导电沟道
上页下页首页
uDS对导电沟道的影响
uGS为某一个大于UGS(th)的固定值，在漏极和源极之间加正电压，且 s uDS < uGS - UGS(th) 即uGD = uGS - uDS > UGS(th) 则有电流iD 产生，
在制造时就具有原始导电沟道
31
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 (2) 夹断电压 UGS(off)：是结型和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数

（电气工程）场效应晶体管及其电路分析习题及解答

第三章场效应晶体管及其电路分析题1.3.1 绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题1.3.1（a）~（d）所示。

（1）说明图（a）~（d）曲线对应何种类型的场效应管。

（2）根据图中曲线粗略地估计：开启电压V T、夹断电压V P和饱和漏极电流I DSS或I DO 的数值。

图题1.3.1解： (1)(a)增强型N沟道MOS管，VGS(th)≈3V,IDO≈3mA；(b)增强型P沟道MOS管，VGS(th)≈2V,IDO≈2mA；(c)耗尽型型P沟道MOS管，VGS(off)≈2V,IDSS≈2mA；(d)耗尽型型N沟道MOS管，V GS(off)≈2V,I DSS≈3mA。

题1.3.2 场效应管漏极特性曲线同图题1.3.1（a）~（d）所示。

分别画出各种管子对应的转移特性曲线i D=f（v GS）。

解：在漏极特性上某一VDS 下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了VGS和ID的大小，逐点作出，连接成曲线，就是管子的转移特性了。

图题1.3.3题1.3.3 图题1.3.3所示为场效应管的转移特性曲线。

试问：（1）I DSS、V P值为多大？（2）根据给定曲线，估算当i D=1.5mA和i D=3.9mA时，g m约为多少？（3）根据g m 的定义：GSDm dv di g，计算v GS = -1V 和v GS = -3V 时相对应的g m 值。

解： (1) I DSS =5.5mA,V GS(off)=-5V;(2) I D =1.5mA 时，gm ≈0.88ms,I D =3.9mA 时，gm ≈1.76ms;(3) V GS =-1V 时，gm ≈0.88ms,V GS =-3V 时，gm ≈1.76ms题1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管T 1和T 2各具有图题1.3.4的（a ）和（b ）所示的输出特性曲线，试判断它们的类型，并粗略地估计V P 或V T 值，以及v DS =5V 时的I DSS 或 I DO 值。

第三章第一节场效应管-57页PPT资料

小结:
（1）、ENOS场效应管，主要依靠一种载流子多子，参与导电————自由电子。因此，称MOS管为单极型管；而晶体三极管是由多子和少子两种在流子参与导电，可称为双极型管。
（2）、通过分析工作原理，可知两个高掺杂的N区与衬底之间的PN结，必须外加反向偏置电压。
（3）、电路符号中的衬底箭头方向，是PN结外加正向偏置时的正向电流方向。
VDS/V
VDS 很小时，ID 与 VDS 之间呈线性关系。输出特性曲线近似为一组直线：
ID/mA 5.5V 5V 4.5V 4V
3.5V
0
VDS/mV
此时，MOS管可看成，阻值受VGS控制的线性电阻器，其阻值用 Ron 表示。
RonV ID DS
l( 1 ) nCoW x VGS VG(S th )
令 1 称为沟道长度调制系数
则
VA
ID n C 2 l oW x(V G S V G (tS h ))2 (1 V D)S
λ与沟道长度l 有关，l 越小，相应λ就越大。通常
(0.00~5 0.0)V 31
小结：
（a）、不论工作在非饱和区或饱和区，只要 VGS 和 VDS 为定值时，ID 均与沟道的宽长比（W/l）成正比。
n C 2 l oW x（ 2V G S V G (t)S h )2 ( V G S V G (t)S h )2
nC 2loW x (VGSVG(S th))2
在饱和区内，ID 受 VGS 的控制，而几乎不受 VDS 控制。
G
ID D
ID(VGS)
VGS
S
ID 受 VGS 的控制关系可用转移特性曲线来描述
课件制作：地里木拉提.吐尔逊许植

模电课件第三章场效应管及其基本电路

iD
I
D
0
(1
uGS U GSoff
)2
ID0表示uGS=0时所对应的漏极电流。
式中:
ID0
unCox 2
W L
(U
2 GSoff
)
2024年9月17日星期二
模拟电子线路
37
iD
ID0
UGSoff
0
uGS
(a) 图3―10N沟道耗尽型MOS管的特性及符号 (a)转移特性；(b)输出特性；(c)表示符号
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3―1―2 结型场效应管的特性曲线
一、转移特性曲线
uGS≤0, iD≥0
iD f (uGS ) uDS C
恒流区中:
iD
IDSS (1
uGS UGSoff
)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
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D
P
P
UGS
横向电场作用: ︱UGS︱↑→ PN结耗尽层宽度↑ →沟道宽度↓
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
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
(2) uGS固定, uDS增大, iD增大极小。
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机械工程出版社第三章场效应管电路习题答案

第3章场效应晶体管放大电路3.1知识要点3.1.1场效应管有结型和MOS 型两大类，每类都有N 沟道和P 沟道之分，MOS 场效应管还有增强型和耗尽型之分，故场效应管有6种类型。

它们的结构、工作原理、伏安特性、作用、主要参数、电路组成、分析方法相似；正向控制原理都是利用栅源电压改变导电沟道的宽度而实现对漏极电流的控制；小信号模型完全相同；但由于沟道类型不同，结构上也有不同，因此6种管子对偏置电压的要求各不相同。

栅源电压为零时存在原始导电沟道的场效应管称为耗尽型场效应管；天然原始导电沟道，只有在U GS绝对值大于开启电压U GS（th）绝对值后才能形成导电沟道的，则称为增强型场效应管。

2GS D DSS P(1) U I I U =−当工作于放大区时，对耗尽型场效应管1.2.4 场效应晶体管表5.1 晶体管与场效应管比较比较项目晶体管场效应管载流子两种不同极性的载流子（电子与空穴）同时参与导电，故又称为双极型晶体管只有一种极性的载流子（电子或空穴）参与导电，故又称为单极型晶体管控制方式电流控制电压控制类型 NPN 型和PNP 型两种 N 沟道和P 沟道两种放大参数 200~20=β5~1m =g mA/V输入电阻 42be 10~10=r Ω较小147gs 10~10=r Ω很大输出电阻 r ce 很大 r ds 很大热稳定性差好制造工艺较复杂简单，成本低，便于集成对应电极基极-栅极，发射极-源极，集电极-漏极3.1.2 场效应晶体管放大电路共源极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.6所示。

U DDo +U DD（a ）放大电路（b ）直流通路+u o -o（c ）交流通路（d ）微变等效电路图5.1 共源极分压式偏置放大电路（1）静态分析：DD G2G1G2G U R R R U +=SG S S D R U R U I ==)(S D D DD DSR R I U U +−= （2）动态分析：Lm u R g A ′−= 式中L D L//R R R =′。

电子线路(线性部分)第3章场效应管

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4、由VGD=VGD-VDS，当VGD＝ VGS(off) ，即VDS ≥ VGS- VGS(off)时，出现了预夹断，ID也不会随VDS变化
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二、特性曲线与DMOS类似
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1)非饱和区：VGS>VGS(off)，VDS≤VGS-VGS(off) （相当于三极管的饱和区） 2)饱和区：VGS>VGS(off)，VDS≥VGS-VGS(off) 3)截止区：VGS＜VGS(off) 4)击穿区：VGS或VDS太大（相当于三极管的
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CoxW 导： gm 2 IDQ 2l 1 阻： g I
输入特性：（转移特性）输出特性： 1)非饱和区：VGS>VGS(th)，VDS≤VGS-VGS(th) 相当于三极管的饱和区 2)饱和区：VGS>VGS(th)，VDS≥VGS-VGS(th) 相当于三极管的放大区 3)截止区：VGS＜VGS(th) 4)击穿区：VGS或VDS太大
一、结构及工作原理（N沟道）
P区：高掺杂
N区：低掺杂
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1、VGS＝0，VDS为正电压 ID随VDS正向增长
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2、VGS为负电压，VDS为正电压 VGS越负，沟道变窄，ID随VDS增长变慢
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3、VGS＝VP（夹断电压），ID不随VDS变化(很小）
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二、耗尽型场效应管（DMOS） 1、结构与工作原理与EMOS相似，差别仅在于预先已在衬底表面扩散了一薄层与衬底

三章场效应管放大器

2 46
u
GS
(V)
2.N沟道耗尽型MOSFET
在栅极下方旳SiO2层中掺入了大量旳金属正离子。所以当 uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。
特点：
当0时，就有沟道，加入uDS，就有iD。当uGS＞0时，沟道增宽， iD进一步增长。当uGS＜0时，沟道变窄， iD减小。
（2）夹断电压UP UP 是MOS耗尽型和结型FET旳参数，当uGS=UP时,漏极电流为零。
（3）饱和漏极电流IDSS MOS耗尽型和结型FET, 当uGS=0时所相应旳漏极电流。
（4）输入电阻RGS 结型场效应管，RGS不小于107Ω，MOS场效应管, RGS可达109～1015Ω。
（5）低频跨导gm gm反应了栅压对漏极电流旳控制作用，单位是mS(毫西门子)。
假如此时加有漏源电压，就能够形成漏极电流id。
--
s s VDVDDD VGG -g-g
-d-d
id 二氧化硅
二氧化硅
N
+ N
+
N
+ N
+
P衬P衬底底
bb
定义：开启电压（ UT）——刚刚产生沟道所需旳栅源电压UGS。
N沟道增强型MOS管旳基本特征： uGS ＜ UT，管子截止， uGS ＞UT，管子导通。 uGS 越大，沟道越宽，在相同旳漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大。
定义：
源极s 栅极-g 漏极d
-
-
++++++++++++
N+
N
P衬底
-
衬底b