各种场效应管的原理和特性曲线讲解

估算法
场效应管估算法分析思路与三极管相同，只是 由于两种管子工作原理不同，从而使外部工作条件 有明显差异。因此用估算法分析场效应管电路时， 一定要注意自身特点。
A
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▪ 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：
a)由直流通路写出管外电路VGS与ID之间关系式。 b)利用饱和区数学模型： ID C 2 O lW X(VGS VGS()t2h) c)联立解上述方程，选出合理的一组解。
d)判断电路工作模式：
若|VDS| < |VGS–VGS(th)| 若|VDS| > |VGS–VGS(th)|
P沟道：VDS < 0
增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。
耗尽型MOS管： VGS 取值任意。
结型FET管： VGS与VDS极A 性相反。
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3.3 场效应管的使用注意事项
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。
栅源电压vGS，来改变导电沟道的宽度和高度， 从而改变沟道电阻，最终达到对漏极电流iD 的 控制作用。不同之处仅在于导电沟道形成的原
理不同。(下面我们以N沟道JFET、N沟道增强
型为例进行分析）
返回
A
9
➢ 3.1.2 N沟道EMOSFET沟道形成原理
• 假设VDS =0，讨论VGS作用
VGS
衬底表面层中 负离子、电子
非饱和模式（需重新计算Q点）
A 放大模式
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小信号等效电路法
场效应管小信号等效电路分法与三极管相似。
▪ 画交流通路 ▪ 将FET用小信号电路模型代替 ▪ 计算微变参数gm、rds ▪ 利用微变等效电路分析交流指标。
注：具体分析将在第四章中详细介绍。
Baidu Nhomakorabea
A
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场效应管与三极管性能比较
项目 器件
共源组态特性曲线：
IG0 VG+-S
+
T VDS
-
输出特性：
ID= f ( VDS )
VGS = 常数
转移特性：
ID= f ( VGS ) VDS = 常数
转移特性与输出特性反映场效应管同一物理过程，
它们之间可以相互转换。
NDMOSFET的特性曲线
NA JFET的特性曲线
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饱和区（放大区）外加电压极性及数学模型
电极名称
工作区
导输 电 入跨 类 电导 型阻
三 极 管
ebc 极极极
放 大 区
饱 和 区
双 极 小大 型
场效 应管
s gd 极极极
饱 和 区
非饱 和区
单 极 型
大小
A
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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 D2
T 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。
A
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3.4 场效应管的等效电路
3.4.1 FET直流简化电路模型(与三极管相对照)
ID
IG0
DG
+
ID
D
IB
B
+
IC
C
G
VGS ID(VGS )
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。
• 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）
A
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一、场效应管的种类
按结构不同分为
绝缘栅型场效应管MOSFET N沟道
结型场效应管JFET P沟道
MOSFET
（按工作方式不同）
形成空间电荷区 并与PN结相通
VDS =0
S -VGS + G
U
反型层
D
P+
N+
N+
P
VGS 开启电压VGS(th) 表面层 n>>p 形成N型导电沟道
VGS越大，反型层中n 越多，导电能力越强。
A
返1回5
3.2 场效应管的伏安特性曲线（以NEMOSFET为例）
ID
由于场效应管的栅极
电流为零，故不讨论输 入特性曲线。
▪ VDS极性取决于沟道类型 N沟道：VDS > 0， P沟道：VDS < 0
▪ 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。
结型FET管： VGS与VDS极性相反。
MOSFET: ID C 2 O lW X(VGS VGS()t2h
▪ 饱和区数学模型
2
JFET:
A
ID IDSS1VVGGS(Soff)
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几种FET管子的转移特性曲线比较:
ID(mA)
耗尽型
结型
增强型
耗尽型 ID(mA)
增强型
结型
VGS(off ) VGS(th) VGS(th)
VGS (V)
VGS(off )
VGS(th) VGS(th)
VGS(V)
N沟道：VDS > 0
VBE(on)
-
IB
-
S
S
E
▪ 场效应管G、S之间开路 ，IG0。
三极管发射结由于正偏而导通，等效为VBE(on) 。
▪ FET输出端等效为压控电流源， ID受VGS控制。
三极管输出端等效为流控电流源，满足IC= IB 。
A
具体电路分析
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小信号等效电路
3.5 场效应管电路的分析方法
场效应管电路分析方法与三极管电路分析方 法相似，可以采用估算法分析电路直流工作点； 采用小信号等效电路法分析电路动态指标。
N沟道 耗尽型（DMOS） P沟道
N沟道 增强型（EMOS） P沟道
沟道：指载流子流通的渠道、路径。N沟道是指
以N型材料构成的区域作为载流子流通的路径；P沟道
指以P型材料构成的区域作为载流子流通的路径。
A
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3.1 场效应管的工作原理
JFET与MOSFET工作原理相似，它们都
是利用电场效应来控制电流，即都是利用改变
主要内容
3.0 概述
3.1 场效应管的工作原理
3.2 场效应管特性曲线
3.3 场效应管的使用注意事项
3.4 场效应管的等效电路
3.5 场效应管电路的分析方法
A
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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。