(精选)场效应管及其基本放大电路(12)
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(2) 栅源电压对漏极电流的控制作用(uGS > UGS(th))
DS 间的电位差使 沟 道 呈 楔 形 ， uDS ， 靠近漏极端的沟道厚 度变薄。
预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS iD。 预夹断发生之后：uDS iD 不变。
模 拟电子技
3. 伏安特性
模 拟电子技术
第 3章场效应管及其基 本放大路
3.1 结型场效应管 3.2 绝缘栅场效应管 3.3 场效应管放大电路
模 拟电子技术
3. 1 结型场效应管
引言 3.1.1 结型场效应管的结构及类型 3.1.2 结型场效应管的工作原理 3.1.3 结型场效应管的伏安特性 3.1.4 结型场效应管的主要参数
模 拟电子技术 (2) 极间电容 CGS约为1~3pF，而CGD约为0.1~1pF
3. 极限参数 (1) 最大漏极电流IDM (2) 最大漏源电压U(BR)DS (3) 最大栅源电压U(BR)GS (4) 最大耗散功率PDM
PDM = uDS iD，受温度限制。
模 拟电子技术
3.2 绝缘栅场效应管
模 拟电子技术
3.1.3 结型场效应管的伏安特性
1. 输出特性
iD f(uDS) uGS常数
iD/mA
预夹断轨迹 uDS=uGS﹣UGS(off)
IDSS 可变电
阻区
恒
UGS=0V
U(BR)DS=UGS﹣U(BR)
击 ﹣1V
流
穿
﹣2V
区 ﹣3V 区
﹣4V
夹断区
uDS/V
模拟 2. 转移特性
电子技术
模 拟电子技术
引言
场效应管 FET (Field Effect Transistor)
类型：
场效应管(FET)
结型场效应管(JFET)
N沟道 P沟道
耗尽型 绝缘栅型场效应管(IGFET)
增强型
N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
模 拟电子技术
特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 2. 输入电阻高 (107 1015 ，IGFET 可高达 1015 ) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、 体积小、成本低
S
在层在属DS源G制用硅薄——绝铝极—作金扩片缘引S源漏S栅两属散i表O层出极和极极个铝的2面上栅漏绝SD引方GN生o喷 极极r缘ua出a法区一r金ti层GeDnce
模 拟电子技术
2. 工作原理
(1) 导电沟道的形成
uGS=0
反型层 (沟道) uGS>0 且uGS>UGS(th)
模 拟电子技术
1) uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0)
iD f(uGS) uDS常数
iD/mA iD/mA
IDSS IDSS
UGS=0V
UDS=10V
﹣1V
﹣2V
UGS(off) ﹣4 ﹣3 ﹣2 ﹣1
0 uGS/V 0
﹣3V ﹣4V
UDS=10V
uDS/V
UGS(off)≤uGS≤0和管子工作在恒流区的条件下
iDIDS(S1UG uGSS(of)f2)
模 拟电子技术
(2) 转移特性
iDf(uGS)UDS
iD /mA
4 3
UDS = 10 V
2 1
UGS (th) 开启电压
O 2 4 6 uGS /V
当 uGS > UGS(th) 时：
iDIDO(UuGGSS(th)1)2
uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值
模 拟电子技术
二、耗尽型 N 沟道 MOSFET
N沟道绝缘栅场效应管
MOS 场效应管 （绝缘栅场效应管）
增强型
耗尽型 增强型
P沟道绝缘栅场效应管
耗尽型
模 拟电子技术
3.2.1 增强型MOS管
1、增强型 N 沟道 MOSFET
(Mental Oxide Semi— FET)
D
1. 结构与符号
S GD
N+
N+
耗 P 型衬底 尽 (掺杂浓度低)
层
B
B G
模 拟电子技术
3.1.4 结型场效应管的主要参数
1. 直流参数
iD/mA
(1) 夹断电压UGS（off）
IDSS
指 uDS = 某值，使漏极电流
iD 为某一小电流时的 uGS 值。
UDS=10V
(2) 饱和漏极电流IDSS
结型型场效应管，当 uGS = 0 时所对应的漏极电流。 UGS(off)
﹣4 ﹣3 ﹣2 ﹣1 0
UGS（off）＞uDS＞0 uDS=UGS（off） uDS＞UGS（off）
模 拟电子技术 3. 当uGS﹤0、uDS﹥0时，栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用
uGS 0，uDS > 0 沟道楔型
耗尽层刚相碰时称预夹断。 此时 uGD = UGS(off)； 当 uDS ，预夹断点下移。
模 拟电子技术 (3) 直流输入电阻RGS(DC)
是指漏源电压为零时，栅源电压与栅极电流
之比。结型场效应管的RGS(DC)一般大于107Ω。
2. 交流参数
iD /mA
(1) 低频跨导gm
gm
iD uG
SUDS常
数
Q
O
uGS /V
反映了uGS 对 iD 的控制能力，单位 S(西门子)。
一般为几毫西 (mS)
a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结；
b. 当 0 < UGS < UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂 直电场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)；
c. 当 uGS UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面， 形成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。
模 拟电子技术
(1) 输出特性
iDf(uD )SUGS
ห้องสมุดไป่ตู้
术
iD /mA
可
8V
变 电 阻
放恒饱大流和区区区 6 V
4V
区
O
截止uG区S =
2V uDS /V
可变电阻区 uDS < uGS UGS(th)
uDS iD ，直到预夹断
饱和(放大区) uDS，iD 不变 uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变
截止区 uGS UGS(th) 全夹断 iD = 0
D
B G
S
Sio2 绝缘层中掺入正离子在 uGS = 0 时已形成 沟道；在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS UGS(off) 时，全夹断。
模 拟电子技术
iD /mA
2V
模 拟电子技术
3.1 结型场效应管
3.1.1 结型场效应管的结构及类型
N 沟道 JFET
P 沟道 JFET
模 拟电子技术
3.1.2 结型场效应管的工作原理
1. 当uDS=0时，栅源电压uGS对导电沟道的控制作用
uGS=0
UGS（off）<uGS<0
uGS ≤UGS（off）
模 拟电子技术 2. 当uGS=0时，漏源电压uDS对导电沟道的影响
DS 间的电位差使 沟 道 呈 楔 形 ， uDS ， 靠近漏极端的沟道厚 度变薄。
预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS iD。 预夹断发生之后：uDS iD 不变。
模 拟电子技
3. 伏安特性
模 拟电子技术
第 3章场效应管及其基 本放大路
3.1 结型场效应管 3.2 绝缘栅场效应管 3.3 场效应管放大电路
模 拟电子技术
3. 1 结型场效应管
引言 3.1.1 结型场效应管的结构及类型 3.1.2 结型场效应管的工作原理 3.1.3 结型场效应管的伏安特性 3.1.4 结型场效应管的主要参数
模 拟电子技术 (2) 极间电容 CGS约为1~3pF，而CGD约为0.1~1pF
3. 极限参数 (1) 最大漏极电流IDM (2) 最大漏源电压U(BR)DS (3) 最大栅源电压U(BR)GS (4) 最大耗散功率PDM
PDM = uDS iD，受温度限制。
模 拟电子技术
3.2 绝缘栅场效应管
模 拟电子技术
3.1.3 结型场效应管的伏安特性
1. 输出特性
iD f(uDS) uGS常数
iD/mA
预夹断轨迹 uDS=uGS﹣UGS(off)
IDSS 可变电
阻区
恒
UGS=0V
U(BR)DS=UGS﹣U(BR)
击 ﹣1V
流
穿
﹣2V
区 ﹣3V 区
﹣4V
夹断区
uDS/V
模拟 2. 转移特性
电子技术
模 拟电子技术
引言
场效应管 FET (Field Effect Transistor)
类型：
场效应管(FET)
结型场效应管(JFET)
N沟道 P沟道
耗尽型 绝缘栅型场效应管(IGFET)
增强型
N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
模 拟电子技术
特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 2. 输入电阻高 (107 1015 ，IGFET 可高达 1015 ) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、 体积小、成本低
S
在层在属DS源G制用硅薄——绝铝极—作金扩片缘引S源漏S栅两属散i表O层出极和极极个铝的2面上栅漏绝SD引方GN生o喷 极极r缘ua出a法区一r金ti层GeDnce
模 拟电子技术
2. 工作原理
(1) 导电沟道的形成
uGS=0
反型层 (沟道) uGS>0 且uGS>UGS(th)
模 拟电子技术
1) uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0)
iD f(uGS) uDS常数
iD/mA iD/mA
IDSS IDSS
UGS=0V
UDS=10V
﹣1V
﹣2V
UGS(off) ﹣4 ﹣3 ﹣2 ﹣1
0 uGS/V 0
﹣3V ﹣4V
UDS=10V
uDS/V
UGS(off)≤uGS≤0和管子工作在恒流区的条件下
iDIDS(S1UG uGSS(of)f2)
模 拟电子技术
(2) 转移特性
iDf(uGS)UDS
iD /mA
4 3
UDS = 10 V
2 1
UGS (th) 开启电压
O 2 4 6 uGS /V
当 uGS > UGS(th) 时：
iDIDO(UuGGSS(th)1)2
uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值
模 拟电子技术
二、耗尽型 N 沟道 MOSFET
N沟道绝缘栅场效应管
MOS 场效应管 （绝缘栅场效应管）
增强型
耗尽型 增强型
P沟道绝缘栅场效应管
耗尽型
模 拟电子技术
3.2.1 增强型MOS管
1、增强型 N 沟道 MOSFET
(Mental Oxide Semi— FET)
D
1. 结构与符号
S GD
N+
N+
耗 P 型衬底 尽 (掺杂浓度低)
层
B
B G
模 拟电子技术
3.1.4 结型场效应管的主要参数
1. 直流参数
iD/mA
(1) 夹断电压UGS（off）
IDSS
指 uDS = 某值，使漏极电流
iD 为某一小电流时的 uGS 值。
UDS=10V
(2) 饱和漏极电流IDSS
结型型场效应管，当 uGS = 0 时所对应的漏极电流。 UGS(off)
﹣4 ﹣3 ﹣2 ﹣1 0
UGS（off）＞uDS＞0 uDS=UGS（off） uDS＞UGS（off）
模 拟电子技术 3. 当uGS﹤0、uDS﹥0时，栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用
uGS 0，uDS > 0 沟道楔型
耗尽层刚相碰时称预夹断。 此时 uGD = UGS(off)； 当 uDS ，预夹断点下移。
模 拟电子技术 (3) 直流输入电阻RGS(DC)
是指漏源电压为零时，栅源电压与栅极电流
之比。结型场效应管的RGS(DC)一般大于107Ω。
2. 交流参数
iD /mA
(1) 低频跨导gm
gm
iD uG
SUDS常
数
Q
O
uGS /V
反映了uGS 对 iD 的控制能力，单位 S(西门子)。
一般为几毫西 (mS)
a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结；
b. 当 0 < UGS < UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂 直电场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)；
c. 当 uGS UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面， 形成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。
模 拟电子技术
(1) 输出特性
iDf(uD )SUGS
ห้องสมุดไป่ตู้
术
iD /mA
可
8V
变 电 阻
放恒饱大流和区区区 6 V
4V
区
O
截止uG区S =
2V uDS /V
可变电阻区 uDS < uGS UGS(th)
uDS iD ，直到预夹断
饱和(放大区) uDS，iD 不变 uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变
截止区 uGS UGS(th) 全夹断 iD = 0
D
B G
S
Sio2 绝缘层中掺入正离子在 uGS = 0 时已形成 沟道；在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS UGS(off) 时，全夹断。
模 拟电子技术
iD /mA
2V
模 拟电子技术
3.1 结型场效应管
3.1.1 结型场效应管的结构及类型
N 沟道 JFET
P 沟道 JFET
模 拟电子技术
3.1.2 结型场效应管的工作原理
1. 当uDS=0时，栅源电压uGS对导电沟道的控制作用
uGS=0
UGS（off）<uGS<0
uGS ≤UGS（off）
模 拟电子技术 2. 当uGS=0时，漏源电压uDS对导电沟道的影响