场效应管及其放大电路(1)
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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
场效应管及其基本放大电路
= V u TV （BR）GS 栅源间的最高反向击ds穿
Uds=常数
∂ id
∂uds
PDM
最 大 漏 极id允v许gs功=常耗数， 与 三 极 管 类
似。
第34页/共51页
3）FET的三种工作组态
• 以NMOS（E）为例：
ID UDS
RD
UDS
D
B输
B
输 入
G S
UGS
输
G
输
出入
UGS RD
出
共源组态： 输入：GS 输出：DS
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加
令VDS =0
• 增强型IGFET象双结型三极管一样有一个开启电压
VT ，（相当于三极管死区电压）。
• 当UGS低于VT时，漏源之间夹断。ID=0
g = = •
当
时
m
UGS高于 I
的ID ∂ iD
∂uGS
DV=T 时I DUV，0GT（S漏
源
之
间
加电压 -1）2
2 2ID0(UGS-1)
后。
；
IDID0
VT VT
相当一个很大的电阻
G+ UGS
PN N结
PN
VDD
结N
P
- IS=ID
第5页/共51页
3)、JFET的主要参数
1）夹断电压VP:手册给出是ID为一微小值时的
VGS
32)）、饱电和压漏控极制电电流流I系DS数S;
gm=
4）交流输出电阻 rds=
uds
id
V =0，时的I id
GS vgs
Uds=常数
结型场效应晶体管JFET
Uds=常数
∂ id
∂uds
PDM
最 大 漏 极id允v许gs功=常耗数， 与 三 极 管 类
似。
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3）FET的三种工作组态
• 以NMOS（E）为例：
ID UDS
RD
UDS
D
B输
B
输 入
G S
UGS
输
G
输
出入
UGS RD
出
共源组态： 输入：GS 输出：DS
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加
令VDS =0
• 增强型IGFET象双结型三极管一样有一个开启电压
VT ，（相当于三极管死区电压）。
• 当UGS低于VT时，漏源之间夹断。ID=0
g = = •
当
时
m
UGS高于 I
的ID ∂ iD
∂uGS
DV=T 时I DUV，0GT（S漏
源
之
间
加电压 -1）2
2 2ID0(UGS-1)
后。
；
IDID0
VT VT
相当一个很大的电阻
G+ UGS
PN N结
PN
VDD
结N
P
- IS=ID
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3)、JFET的主要参数
1）夹断电压VP:手册给出是ID为一微小值时的
VGS
32)）、饱电和压漏控极制电电流流I系DS数S;
gm=
4）交流输出电阻 rds=
uds
id
V =0，时的I id
GS vgs
Uds=常数
结型场效应晶体管JFET
数电03场效应晶体管及其放大电路
特别说明
共源小信号低频跨导：gm (A/V、 mA/V)
gm
I D U GS
U DS 常数
gm表征场效应管UGS对ID控制能力的大小， 也表明场效应管是电压控制元件。
场效应管与双极性晶体管的比较
类型 载流子 （电子、空穴） 控制方式 放大参数 输入电阻 输出电阻 热稳定性差 制造工艺 对应极
双极性晶体管
id
D
GT
RS +
ui
ugs
S RD
RG1 RG2
RL
uS -
uo RG1
+UDD RD C2
+
C1+
T
RS
+ ui uS -
RG2 RSS
RL uo CS
id
D
GT
RS +
ui
ugs
S RD
RG1 RG2
RL
uo
uS -
id GD
RS +
ui
RG1 RG2 ugs
uS -
gmugs RD RL uo
S
uo (RD // RL )id RL gmugs
ui ugs
Au
uo ui
RL gmugs ugs
gmRL
ri RG1 // RG2
id GD
ro RD
RS +
ui
RG1 RG2 ugs
gmugs RD RL uo
uS -
S
The End
-+
● - + UDS ID
S UGS G
D
N+
N+
P型硅衬底
1.3 特性曲线
第9讲 场效应管及其放大电路
3. 基本共漏放大电路的动态分析
Uo Id R s g m Rs Au I R Ui U gs 1 g m Rs d s Ri
若Rs=3kΩ，gm=2mS，则
Au ?
基本共漏放大电路输出电阻的分析
Ro
Uo Io
Uo Uo Rs g mU o
iD u GS
U
DS
gm
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
2. 基本共源放大电路的动态分析
Uo Id R d Au g m Rd Ui U gs Ri Ro Rd
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
Rs ∥
1 gm
若Rs=3kΩ，gm=2mS， 则Ro=?
四、复合管
复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
i E i B 1 (1 1 )( 1 2 )
1 2
不同类型的管子复合 后，其类型决定于T1管。
讨论一
I D I DO (
U GSQ U GS(th)
1)
2
U DSQ V DD I DQ ( R d R s )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I D I DSS (1 U GSQ U GS(off)
2
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。
2019/10/20
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
2019/10/20
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
2019/10/20
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
2019/10/20
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
2019/10/20
• 3-1 • 3-4 • 3-6 • 3-12
作业
2019/10/20
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于 饱和。
2019/10/20
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
2019/10/20
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
2019/10/20
• 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。
电子技术基础第三章场效应管及其放大电路幻灯片PPT
场效应管的学习方法
• 学习中不要把场效应管与双极型三极管割裂 开来，应注意比较它们的相同点和不同点。
• 场效应管的栅极、漏极、源极分别与双极型 三极管的基极、集电极、发射极对应。
• 场效应管与双极型三极管的工作原理不同,但 作用基本相同。
• 场效应管还可以当作非线性电阻来使用,而双 极型三极管不能。
• 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。
2021/5/24
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VGS
2021/5/24
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
2021/5/24
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
2021/5/24
(4.3) UGS = -1伏、UDS的值继续增加
当 UDS 继 续 增 加 时 ， 两 边
PN 结 相 接 的 区 域 继 续 向 源极方向扩展，此时导电 沟道在靠近源极的区域依 然存在，导电沟道对应的 电阻比较小。漏极电流不
随UDS的增加而增加。
2021/5/24
(4.4）UGS = -1伏、UDS继续增加至出现PN结击穿
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
场效应管的三种放大电路
和半导体三极管一样，场效应管的电路也有三种接法即共源极电路、
共漏极电路和共栅极电路。
1.共源极电路
共源极电路除有图16-13 所示的接法外，还可采用图16-14 所示的电路。
这种电路的栅偏压是由负电压UG经偏置电阻RG提供的。
该电路虽然简单.但R G不易取得过大.否则会在栅漏泄电流流过时产生较大的压降，使栅偏压发生变化.造成工作点的偏离。
共源极基本放大电路的主要参数，可由以下各式确定:
2. 共漏极电路(源极输出器)
共漏极电路如图16-15 所示。
该电路中除有源极电阻Rs提供的自偏压外，还有由R1和R2组成的分压器为栅极提供的固定栅偏压。
共漏极电路的输出与输入同相，可起到阻抗变换器的作用。
共漏极基本放大电路的主要参数可由以下各式确定:
3. 共栅极电路
共栅极电路如图16-16 所示。
偏置电路为自给偏置，当ID流经Rs 时产生压降ID·Rs，由于栅极接地，相当于源极电位比栅极高出一个ID·Rs值。
这种方法简单.栅极电压也会随信号自动调节，对工作点的稳定有好处C 该电路有良好的放大特性。
共栅极电路的输入电阻和输出电阻由下式确定:。
场效应管及放大电路
场效应管及基本放大电路
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 )。
模电第10讲 场效应管及其放大电路
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
iD gm uGS
U DS
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
i D 2 I DSS 1 uGS gm uGS U U GS(off) U GS(off)
U
DS
2 I
2 DSS
1 uGS U GS(off) U GS(off)
2
U DS
2 U GS(off)
2 U GS(off)
2 UGS(th)
I DSS iD
当小信号作用时，可以用来 I DQ近似id，所以
gm
I DSS I DQ
同理，对于增强型MOS管
gm
I DO I DQ
2. 基本共源放大电路的动态分析
• 例2.7.1 已知图中所示电路 VGG 6V VDD 12V Rd 3kΩ
VGS(th) 4V I DO 10mA
试估算电路的Q点
Au
Ro
解：（1）求Q：
VGS VGG 6V 2 U GSQ I DQ I DO 1 2.5mA U GS(th) UDSQ VDD I DQ Rd 4.5V
优点：输入电阻高、噪声系数低、温度稳定性好、 抗辐射能力强、便于集成化。缺点：放大能力差。
输入 输出 公共极
Au
gm Rd 大 倒相
Ri
Ro
共源 g
d
s
很大 大几千欧 几倍~几十倍
gm Rs 1 gm Rs 小同相
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G －P UGS
＋
N
P UDS
S
－
图2.2.9
2021/3/8
RD
＋ UDD
－
结型场效应管工作 时要求PN结反向偏 置，因此，栅极电 位必须低于源极和 漏极电位。
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第3章 放大电路基础
结型场效应管工作原理
D
D
耗尽层
动画
D
G
N
P沟P
道
S
G
P
P
－
N
V GG ＋
S
G P
第3章 放大电路基础
单极型三极管及其放大电路
单极型三极管又称场效应管，是利用电场效应来控制电流 的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定 于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它 的输入电阻高，且温度稳定性好。
按结构不同场效应管有两种: 结型场效应管
绝缘栅型场效应管
按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类 每类又有N沟道和P沟道之分
－
V GG ＋
P S
(a)
(b)
(c)
当G、S两极间电压VGS改变时，沟道两侧耗尽层的宽度也 随着改变，由于沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的改
变，从而实现了利用电压VGS控制电流iD的目的。
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第3章 放大电路基础
二、 绝缘栅场效应管
1. 增强型绝缘栅场效应管
零。
–ED +
S
EG
–UG+S G
D
N+
N+
P型硅衬底
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第3章 放大电路基础
当UGS>0时，栅极与衬底之间产生了一个垂直于半导体表面、 由栅极G指向衬底的电场。这个电场的作用是排斥P型衬底中的
空穴而吸引电子到表面层，当UGS增大到一定程度时，绝缘体 和P型衬底的交界面附近积累了较多的电子，形成了N型薄层，
G
D
＋铝
N＋
N＋
二氧化硅
(SiO 2 )
P 衬底
P 衬底
B ( 衬底引线)
自由电子层
当UGS 为常数且UDS < UGS-UGS(th) 时，iD
与UDS成2021线/3/性8 关系，为一线性电阻。
B
( 衬底引线) 预夹断
当UDS增大到UDS≥ UGS- UGS(th)，漏极附近的 反型层消失，此时称为沟道预夹断。以后 进入饱和（放大）区。
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第3章 放大电路基础
（3）特性曲线
输入特性曲线
i D = f (UGS ) UDS=常数
ID / m A 5
4
3
2
1
UGS(th)
0 1234
UDS＝ 10 V
由转移特性曲线可 见，当UGS<UGS(th)时， 导电沟道没有形成， ID=0。
当UGS≥UGS(th)时， 开始形成导电沟道，
第3章 放大电路基础
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
Hale Waihona Puke 输出电阻rO = RD
RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。
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第3章 放大电路基础
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并随着UGS的增大， 导电沟道变宽，沟
道电阻变小，电流ID 5 6 UGS / V 增大。
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第3章 放大电路基础
输出特性曲线 i D = f (U DS ) UGS =常数
UDD RD
UDD RD
动画
S
G
D
＋铝
N＋
N＋
二氧化硅
(SiO 2 )
S
12
当UGS=0时，靠绝缘层中正离子在
10
P型衬底中感应出足够的电子，而
8
形成N型导电沟道，获得一定的IDSS。
6
UGS(off)
4
IDSS
当UGS>0时，垂直电场增强，导 电沟道变宽，电流ID增大。
2
－4
0
UGS / V
图2.2.7(b)转移特性曲线
当UGS<0时，垂直电场减弱，导电 沟道变窄，电流ID减小。
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第3章 放大电路基础
输出特性曲线
UDD RD
iD/ mA
S
G
D
＋铝
N＋
N＋
二氧化硅
(SiO 2 )
预夹断 UGS=常数（ > UGS(th) ）
P 衬底
B
0
( 衬底引线) 自由电子层
1.段 0 < UDS <UGS- UGS(th) 2.段 UDS ≥ UGS- UGS(th) 3.段20U21D/3S/达8 到一定值时，进入击穿状态。
P 衬底
引自由电子到半导体的表层 而形成N型导电沟道。
B
D
( 衬底引线)
( a ) 结构
G
衬底 (b) 符号
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S
图2.2.6 耗尽型NMOS管的结构及其图形符号 总目录 章目录 返回 上一页16 下一页
第3章 放大电路基础
耗尽型特性曲线
iD / mA
从图中可以看出，这种MOS管可 正可负，且栅源电压UGS为零时， 灵活性较大。
1V
UGS＝0 －1 V －2 V
UDS /V
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第3章 放大电路基础
增强型
D
D
耗尽型
D
D
G
G
S N沟道
S P沟道
G、S之间加一定 电压才形成导电沟道
G
G
S N沟道
S P沟道
在制造时就具有 原始导电沟道
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第3章 放大电路基础
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第3章 放大电场路效基础应管与晶体管的比较
载流子
控制方式 类型
放大参数 输入电阻 输出电阻 热稳定性 制造工艺 对应电极
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双极型三极管
电子和空穴两种载 流子同时参与导电
单极型场效应管
电子或空穴中一种 载流子参与导电
电流控制 NPN和PNP
道，极易造成静电击穿。存取时尤须注意。 3. MOSFET在焊接时，静电击穿的危险更大。所以无论器
件内部是否有静电保护，均须接地良好焊接或断电后余 热焊接。
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第3章 放大电路基础
三、场效应管放大电路
场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多 级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。
称为N型反型层。
–ED +
反型层使漏极与源极之间成为 一条由电子构成的导电沟道 （N沟道），当加上漏源电压
S
EG
–UG+S G
D
UDS之后，就会有电流ID流过沟 道。通常将刚刚出现漏极电流
ID时所对应的栅源电压称为开 启电压，用UGS(th)表示。
N+
N+
P型硅衬底
N型导电沟道
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3V
1
2V
0
2
4
6
8
UDS / V
可变电阻区
图2.2.5（b） 截止区
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第3章 放大电路基础
(4) P沟道增强型 结构
SiO2绝缘层
符号： D
P+
P+
G
N型衬底
加电压才形成
S
P型导电沟道
增强型场效应管只有当UGS UGS(th）时才形成导电沟道。
(1) N沟道增强型管的结构：以一块掺杂浓度较低的P型硅片作
衬底，在衬底上面的左、右两侧利用扩散的方法形成两个高 掺杂的N+区
并用金属铝引出两
源极S
个电极，作为源极S
和漏极D
金属电极
栅极G
漏极D
SiO2绝缘层
栅极和其它电 极及硅片之间是 绝缘的，称绝缘 栅型场效应管。
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P型硅衬底
高掺杂N区
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第3章 放大电路基础
么么么么方面
• Sds绝对是假的
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第3章 放大电路基础
2、耗尽型N沟道MOS场效应管
S
G
D
铝
+++++
N＋
N＋
二氧化硅
(SiO ) 2
N沟道耗尽型MOS管在制造时， 在二氧化硅绝缘层中掺入了 大量的正离子，这些正离子 的存在，使得UGS=0时，就有 垂直电场进入半导体，并吸