第三章 场效应管及其应用

高起专网络教材—《模拟电子技术》－场效应管及其应用

主编：周雪，西安电子科技大学出版社

Frequently Asked Question（FAQ）

1.场效应管具有哪些优点？

解：场效应管不仅具有一般半导体三极管体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点，而且还具有输入电阻高、噪声低、抗辐射能力强、功耗小、热稳定性好、制造工艺简单。易于集成等优点。

2.JFET的栅极与沟道间的PN结在一般作为放大器件工作时，能用正向偏置吗？

BJT的发射结呢？

解：JFET工作时，栅极与沟道间的PN结要反向偏置。而BJT工作时，发射结要正向偏置。

3.在低噪声电路的设计中，试说明为什么选用JFET而不用BJT？

解：JFET的一个优点是其噪声系数很小，可达1.5dB以下；而BJT的噪声系数比起JFET而言要高些。因此，在低噪声电路的设计中要选用JFET而不用BJT。4.场效应管的输出特性曲线分几部分？

解：输出特性曲线分四部分：可变电阻区、恒流区、击穿区和夹断区。

5.为什么MOSFET的输入电阻比JFET还高？

解：JFET的输入电阻从本质上来说是PN结的反向电阻，PN结反向偏置时总会有一些反向电流存在，这就限制了输入电阻的进一步提高。而MOSFET是利用半导体表面的电场效应进行工作时。由于它的栅极处于不导电状态，因此输入电阻大为提高。

6.JFET与耗尽型MOSFET同属于耗尽型，为什么JFET的V GS只能有一种极性，而

耗尽型MOSFET的V GS可以有两种极性？

解：以N沟道为例，N沟道JFET，当V GS>0时，将使PN结处于正向偏置而产生较大的栅流，破坏了它对漏极电流i0的控制作用。但是N沟道耗尽型MOSFET在V as>0时，由于绝缘层的存在，并不会产生PN结的正向电流，而是在沟道中感应出更多的负电荷。在V DS作用下，i0将有更大的数值。所以，N沟道耗尽型MOSFET可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流。

7.试解释为什么N沟道增强型绝缘栅场效应管中，靠近漏极的导电沟道较窄，而

靠近源极的较宽？

解：当V GS>V GS(th)时，在源极与漏极间形成了自由电子导电沟道（反型层），在漏极电源V D的作用下，这些载流子由源极向漏极扩散，而源极区的自由电子不断向沟道内扩散，在靠近漏极的沟道内自由电子则漂移到漏极区被电源吸收，所以靠近漏极的导电沟道较窄，而靠近源极的较宽。自由电子在沟道内扩散形成了梯度，所以沟道从源极到漏极是由宽度窄逐渐变化的。

8.为什么在场效应管低频放大电路中，输入端耦合电容通常取得较小（0.01 F～

0.047μF ），而在BJT 电路低频放大电路中往往取得较大（几到几十微法）？ 解：这是因为场效应管电路的输入电阻很大，即使电容很小，其容抗也无法与之相比拟，仍可以忽略不计。而BJT 电路的输入电阻本身较小，只有当电容的容量很大时，其容抗才能忽略。

9. 请你总结一下场效应管的优点。

解：场效应管的优点有：①输入阻抗高；②噪音低；③热稳定性好；④抗辐射能力强；⑤能在微功耗下工作，工作电流仅为100uA 左右；⑥便于集成化。

10. 请你总结一下场效应管的缺点。

解：场效应管的缺点有：①工作频率低；②输出功率小；③饱和压降大。

11. 请你把场效应管与晶体三极管进行比较。

解：①输入电阻比较：普通三极管，因e 结处于正偏，所以R i 小，约1k 。场效

应管，对于结型，输入端PN 结反偏，所以R i 较高，约107Ω。对于绝缘栅型，因G

极处于绝缘状态，所以R i 极高，约910～1510Ω。②普通三极管：双极型。两种载

流子同时参与导电。场效应管：单极型。仅多数载流子参与导电。③普通三极管的噪声系数N F 大于场效应管的噪声系数N F 。其原因是晶体三极管中存在扩散噪声和分噪声。④场应管的D 、S 极可互换，而晶体三极管，c 、e 不可互换，其原因是内部结构不同。场效应管为电压控制器件，即I D =g m ·U gs ；而晶体三极管为电流控制器件，即I C =βI h 。⑤场效应管的饱和压降大于晶体三极管的饱和压降。⑥场效应管的频率特性不及晶体三极管。其原因是场效应管的极间电容较大。⑦场效应管的输入功率极小，输出功率也不及晶体三极管大。

12. 绝缘栅场效应管的栅极为什么不能开路？

解：因为SiO 2绝缘层厚度很薄，微小的感应电压便能产生很高的电场强度，以致使绝缘层击穿而损坏。为使感应电荷得以释放，故栅源间应有释放通道，以所栅极不能开路。

13. 比较共源极场效应管放大电路和共发射极晶体管放大电路，在电路结构上有何

相似之处？为什么前者的输入电阻较高？

解：若共源极场效应管采用分压式偏置电路，则和分压式偏置电路的晶体管共射极放大电路在结构上是完全相似的。但因场效应管本身是电压控制型，栅极无电流，故输入电阻很高，而释放电阻R G 也可选得秀大，因此具有较高的输入电阻。

14. 使用场效应管应注意的事项？

解：注意的事项如下：

1) MOS 管栅、漏极之间的电阻很高，使用栅极的感应电荷不易泄放，因极间电

容很小，故会造成电压过高使绝缘层击穿。因此，保存MOS 管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良好接地。

2) 有些场效应管将衬底引出，故有四个管脚，这种管子的漏极与源极可以互

换使用。但有些场效应管在内部已将衬底与源极接在一起，只引出3个电

极，这种管子的漏极与源极不能互换。

3)使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。

4)在使用场效应管时，要注意漏源电压、漏源电流及耗散功率等，不要超过

规定的最大允许值。

15.能否用万用表检测各类场效应管的性能？

解：可以用万用表测量结型场效应管的管脚，但不能用万用表进行检测MOS型场效应管效应管的管脚。

16.怎样对MOS型场效应管进行检测？

解：由于绝缘栅型MOS场效应管输入阻抗很高，不宜用万用表测量，必须用测试仪测量，而且测试仪必须良好接地，测试结束后应先短接各电极，以防外来电势将栅极击穿。

17.如何用万用表判别结型场效应管的管脚？

解：管脚的判别：首先确定栅极，将万用表置R×1KΩ或R×100Ω挡，用黑表笔棒接假设的栅极，再用红表笔棒分别接另外两脚。若测得的电阻小，黑、红棒对调后阻值大，则假设的栅极正确，并知它是N沟道场效应管，反之为P沟道场效应管。其次确定源极和漏极，对于结型场效应管，由于漏、源极是对称的，可以互换，因此，剩余的两只管脚中任意一只都可以作为源极或漏极。

18.如何用万用表判别结型场效应管性能的优劣

解：把万用表置R×1KΩ或R×100Ω挡，红、黑两表棒分别交替接源极和漏极，阻值均小。随后将黑表棒接栅极，红表棒分别接源极和漏极，对N沟道，阻值应很小；对P沟道，阻值应很大。再将红、黑表棒对调，测得的数值相反，这样的管子基本上是好的。否则，要么击穿，要么短路。

19.为什么增强型绝缘栅场效应管放大电路无法采用自给偏置？

解：对N沟道管增强型场效应管的开启电压U GS(th)>0，而自给偏置只能获得负的偏置电压，U GS<0，因此管子无法开启。对P沟道管而言，则相反，U GS(th)<0，而自给偏置又只能获得正的偏置电压，U GS>0，同样无法工作。所以增强型管放大电路不能采用自给偏置。

20.场效应管有哪些分类？

解：场效应管的分类如下：

21.场效应管的工作原理。

解：场效应管的工作原理：外加电压改变导电沟道的宽度，以达到改变沟道电