第四章 场效应管习题答案
第四章 场效应管基本放大电路
4-1 选择填空
1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。
a. 栅源电流
b. 栅源电压
c. 漏源电流
d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a. 关断
b. 进入恒流区
c. 进入饱和区
d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。
a. 常数
b. 不是常数
c. 栅源电压有关
d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。
a. 一种载流子
b. 两种载流子
c. 电子
d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零
b. 小于零
c. 等于零
d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零
b. 小于零
c. 等于零
d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型
b. 耗尽型
c. 结型
d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。
a. 设置合适的静态工作点
b. 减小栅极电流
c. 提高电路的电压放大倍数
d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g m
b. 源极电阻R S
c. 管子跨导g m 和源极电阻R S
10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。
a. P 沟道结型管
b. N 沟道结型管
c. 增强型PMOS 管
d. 耗尽型PMOS 管
e. 增强型NMOS 管
f. 耗尽型NMOS 管 解答：
1.b
2.b
3.b,c
4. a
5.b
6.a
7. b,c
8. d
9.c 10.d
4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。
D
DD
（a ）题4-2图
D
DD
（b ）
D
DD
（c ）D
DD
（d ）
D
DD
（e ）D
DD
（f ）
解：
4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。
V DD
（a ）
（b ）
DD
题4-3图
（c ）
O
--V DD
（d ）
+
u O
-（e ）
DD
（f ）
DD
U CC
解：
(a)不能。
VT 是一个N 沟道JFET ，要求偏置电压U GS 满足U GS,off 0，因此不能进行正常放大。
(b)能。
VT 是一个P 沟道JFET ，要求偏置电压U GS 满足00，只要在0
（c ）能。
VT 是一个N 沟道MOSFET ，要求偏置电压U GS 满足U GS > U GS,off >0。电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
（d ）不能。
虽然MOSFET 的漏极D 和源极S 可以颠倒使用，但是此时衬底的接法也需要调整。虽然电路中自给偏置电压U GS >0，也可能满足U GS > U GS,off >0。但是D 极和衬底B 之间的PN 结正向导通，因此电路不能进行信号放大。
（e ）不能
VT 是一个N 沟道增强型MOSFET ，开启电压U on >0，要求直流偏置电压U GS > U on ，电路中U GS =0，因此不能进行正常放大。
（f ）能。
VT 是一个P 沟道耗尽型MOSFET ，夹断电压U GS,off >0，放大时要求偏置电压U GS 满足U GS < U GS,off 。电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
4-4 电路如题4-4图所示，V DD =24 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS =0.9mA ，U GS,off =-4V ，跨导g m =1.5mA/V 。电路参数R G1=200k Ω, R G2=64k Ω, R G =1M Ω, R D = R S = R L =10k Ω。试求：
1．静态工作点。 2．电压放大倍数。
3．输入电阻和输出电阻。
+u o
-
题4-4图
解：
1． 静态工作点的计算
D
D S D DD G2G1G2S G GS 108.510246420064
I I R I V R R R U U U -=-?+=-+≈
-=
在U GS,off ≤U GS ≤0时，
2
GS 2of f GS,GS DSS D )4
(19.0)(1U
U U I I -=-=
解上面两个联立方程组，得
?????-==V 62.0mA 64.0GS D U I
漏源电压为
()()DS DD D D S 240.64101011.2V U
V I
R R =-+=-?+=
2．电压放大倍数
()()5
.710//105.1//L D m i
o U -=?-=-==R R g u u
A
3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻M Ω05.164//2001000//G2G1G i =+=+=R R R r
输出电阻k Ω10//D D ds o =≈=R R r r
4-5 电路如题4-5图所示，V DD =18 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其跨导g m =2mA/V 。电路参数R G1=2.2MΩ, R G2=51kΩ, R G =10MΩ, R S =2 kΩ, R D =33 kΩ。试求： 1．电压放大倍数。
2．若接上负载电阻R L =100 kΩ,求电压放大倍数。 3．输入电阻和输出电阻。
4．定性说明当源极电阻R S 增大时，电压放大倍数、输入电阻、输出电阻是否发生变化？如果有变化，如何变化？
5. 若源极电阻的旁路电容C S 开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几？
DD
+u o
-
题4-5图
解：
1．无负载时，电压放大倍数
66
332D m i
o U -=?-=-==R g u u
A
2．有负载时，电压放大倍数为
()()50
100//332//L D m i
o U -=?-=-==R R g u u
A 3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻i G G1G2//10 2.2//0.05110M Ωr R R R =+=+≈ 输出电阻k Ω33D o ==R r
4．N 沟道耗尽型FET 的跨导定义为
D
DSS of f GS of f GS GS of f
GS DSS
m 2
of f GS GS
DSS D DS
GS D
m 2121i I U
U
U U I g U
U I i u i g u ，，，，常数
-=
???
? ??--=
∴???
? ??-
=??=
=Θ
()
L D m i
o U //R R g u u
A -==
当源极电阻R S 增大时，有↓↓?↓?↓?↑?U m D GS S A g I U R 所以当源极电阻R S 增大时，跨导g m 减小，电压增益因此而减小。
输入电阻和输出电阻与源极电阻R S 无关，因此其变化对输入电阻和输出电阻没有影响。 5．若源极电阻的旁路电容C S 开路，接负载R L 时的电压增益为
()%20522111//U U U
U S m U S m L D m i o U ='
=?+=+=+-=='A A A A R g A R g R R g u u A 既输出增益下降到原来的20%.
4-6 电路如题4-6图a 所示，MOS 管的转移特性如题4-6图b 所示。试求： 1．电路的静态工作点。 2．电压增益。
3．输入电阻和输出电阻。
u -
题4-6图a V 3V
题4-6图b
解：
1． 静态工作点的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线，可知当U GS =3V 时，I DQ =0.5mA 。 此时MOS 管的压降为 V 7105.012D DQ DD DSQ =?-=-=R I V U 2．电压增益的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线，U GS,off =2V ；当U GS =4V 时，I D =1mA 。
根据2
of f GS GS
DSS D 1?
???
??-
=，U
U I I 解得I DSS =1mA 。
DS DSS GS D m GS
GS off
GS off 210.707mS u I U I g U U U =??-?=
=
-==
=-
?
???，，常数
电压增益-7.1
10707.0D m i
o U ≈?-=-==R g u u
A
3．输入电阻和输出电阻的计算 输入电阻∞=i r
输出电阻k Ω10D o ==R r
4-7 电路参数如题4-7图所示，场效应管的U GS,off =-1V ，I DSS =0.5mA ，r ds 为无穷大。试求： 1．静态工作点。 2．电压增益A U 。
3．输入电阻和输出电阻。
DD 题4-7图
o
-
解：
1．静态工作点计算
G2GSQ DD DQ S
G1G22
GSQ DQ DSS GS,off 33
GSQ DQ DQ 2
GSQ 3DQ
DQ GSQ 10.047182100.412100.04720.510110.3mA 0.2V R U U I R R R U I I U U I I U I I U ?
=-?+?
????=- ? ??
???
?=?-?=-??+?∴?-???=?- ??-???
=???
=-??Q 将参数代入，得
解得：
2．电压增益A U 。
本题目电路中，有旁路电容C ，此时放大电路的电压增益为，
D
m GS
D
GS m U R g u R u g A -=-=
DS D m GS
2
GS D DSS GS off DSS
GS m GS off
GS off 1210.78mS u i g u U i I U I U g U U =?=
???
=- ?
????-∴=
-==
=
?
??Q 常数
，，，
4
.233078.0D m GS
D
GS m U -=?-=-=-=
∴R g u R u g A
3．输入电阻和输出电阻的计算。
()
()K Ω30M Ω10K 47//M 2M 10//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r
4-8 电路如题4-8图所示。场效应管的g m =2mS ，r ds 为无穷大，电路中各电容对交流均可视为短路，试求:
1.电路的电压增益A U 。 2．输入电阻和输出电阻。
题4-8图
解：1.电路的电压增益A U 。
()()7
.612120//2021////U 1
m L D 1GS m L D GS m U -=?+?-
=∴+-=+-=）
（A R g R R g R u g u R R u g A m GS
2．输入电阻r i’和输出电阻r o’
()()k Ω20M Ω5K 200M//51M 5//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r
4-9 电路如题4-9图所示。已知V DD =20V ，R G =51MΩ，R G1=200kΩ，R G2=200kΩ，R S =22 kΩ,
场效应管的g m =2mS 。试求：
1．无自举电容C 时，电路的输入电阻。 2．有自举电容C 时，电路的输入电阻。
题4-9图
u -
o -
DD
分析：电路中跨接在电阻R G 和源极S 之间的C 称为自举电容，该电容将输出电压信号u o 反馈到输入端的栅极G ，形成正反馈，提升了电路的输入电阻r i 。
关于负反馈电路的分析计算将在第7章详细介绍。 解：
1．无自举电容C 时电路输入电阻计算
根据电路可知，输入电阻为
()M Ω1.512.0//2.051//G2G1G i =+=+=R R R r 2．有自举电容C 时电路的输入电阻计算
此时交流等效电路如图题4-9图a 所示。
u -
题4-9图a
根据等效电路图，可知栅极对地的等效电阻为
G G
i i u i u r i i ==
其中电流
G o i R u u i i
-= 输出电压()
()S G2G1i o ////R R R u g i u gs m +=
当电流i i 很小时，()S G2G1o ////R R R u g u gs m ≈
电压放大倍数为
()()()()
19
18
22//200//2001122//200//2001////1////////////S G2G1m S G2G1m S G2G1GS m S G2G1GS m i o U =
?+?=
+=
+==）（）（R R R g R R R g R R R u g u R R R u g u u A GS
M Ω
9695119191911918G i G
i G i
G
o
i =?===∴=
-
=
-=∴R i u
r R u R u u R u u i i i i i
计算结果说明自举电容C 使电路的输入电阻提高了。
4-10 电路如题4-10图所示。已知g m =1.65Ms ,R G1= R G2=1M Ω, R D =R L =3 k Ω,耦合电容C i =C o =10μF 。试求
1．电路的中频增益A U 。
2．估算电路的下限截止频率f L 。
3．当考虑信号源内阻时，高频增益计算公式。
题4-10图
u -
+u o -
DD
解：
1．电路的中频增益A U 。
()()U m D L // 1.653//3 2.48A g
R R =-=-?=-
2．估算电路的下限截止频率f L
电路低频等效电路如题4-10图a 所示。
图4-10图a
R L
增益函数
()()()()()()()o D o D i gs m i o D gs m i o U j 1j 11//C R R C R R u u
g u C j R R u g u u A L L L +++?-=????
???????? ??+-==ωωωωωωωω ()()()()()()
ωωωωωi i
G2G1i
G2G1i i G2G1G2G1gs //j 1//j j 1////u C R R C R R u C R R R R u ?+=+
=
整理得
()()()()()?
??
???+??????
?+++??-=i G2G1i G2G1o D o D m U //j 1//j j 1j 1C R R C R R C R R C R R g A L L ωωωωω 显然增益函数有两个极点和两个零点和两个极点。 零点分别为 ?????=????===-Hz 4.510101032121063o z2z1ππC R f f L 极点分别为
()()()()()????
??
?
=???+=+=+=≈??==--Hz
7.21010103321212101010M 1//M 121//2163o D o D p26
i G2G1p1πππππC R R C R R f C R R f L L 所以下限频率为Hz 4.5L =f
3．电路高频等效电路如题4-10图b 所示。
图4-10图b
+u s -
+
u o -
G
D
R s
高频增益函数为
()???? ??'?-==ds GS o s
o
C R R u g u u u
A ωωj 1////L D m Us
()??????? ?
?
'+'????? ??'-=∴'
+'
=gs gs ds s
gs gs C R R R C R R C R R g A u C j R R R C R R u ωωωωωωj 1////j 1//
//j 1//
//1
//
//j 1
//
//G2G1S G2G1L D m Us G2G1S G2G1GS
其中：
R s 为信号源内阻。 ()gs U
U ds gs
U
gs
gs
1
1C A A C C
A C C -=
'-+='
增益函数的两个极点分别为
()()'
+=
'
=
gs ds
C R R R f C R R f G2G1S p2L
D
p1//21
//21
ππ
通常
S
G2G1p2p1//R R R f f >>>>，，所以高频截止频率为p2f
，
()'
≈
gs C R R f G2G1H //21
π
MOS管的结构和工作原理
在P 型衬底上，制作两个高掺杂浓度的N 型区，形成源极（Source ）和漏极（Drian ）,另外一个是栅极（Gate ）.当Vi=Vgs
功率场效应管原理
功率场效应晶体管(MOSFET)原理 功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}} 1、静态特性 （1）输出特性 输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I D不随漏源电压U DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U CS 一定时，I D随U DS增加呈线性关系变化。 （2）转移特性
第四章 场效应管习题答案
第四章 场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 ) a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 / 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。 a. P 沟道结型管 b. N 沟道结型管 c. 增强型PMOS 管 d. 耗尽型PMOS 管 e. 增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管 解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 、 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。 D DD （a ）题4-2图 D DD （b ） D DD （c ）D DD （d ） D DD （e ）D DD （f ） 解：
场效应管特性
根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个极性，栅极，漏极，源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，属于电压控制型器件 -------------------------------------------------------------- 1.概念: 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点: 具有输入电阻高（100000000～1000000000Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者. 作用: 场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器. 场效应管可以用作电子开关. 场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源. 2.场效应管的分类:
场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类 按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种. 按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类.见下图: 3.场效应管的主要参数: Idss —饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流. Up —夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压. Ut —开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压. gM —跨导.是表示栅源电压UGS —对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数. BVDS —漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS. PDSM —最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量. IDSM —最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM Cds---漏-源电容 Cdu---漏-衬底电容 Cgd---栅-源电容 Cgs---漏-源电容 Ciss---栅短路共源输入电容 Coss---栅短路共源输出电容 Crss---栅短路共源反向传输电容 D---占空比（占空系数，外电路参数） di/dt---电流上升率（外电路参数） dv/dt---电压上升率（外电路参数） ID---漏极电流（直流） IDM---漏极脉冲电流 ID(on)---通态漏极电流 IDQ---静态漏极电流（射频功率管）
场效应管工作原理 1
场效应管工作原理（1） 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109?）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS 功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。 按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。 二、场效应三极管的型号命名方法 现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场
MOS管i-v特性
一、实验目的 分析mos晶体管i-v特性分析 二、实验要求 了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数 三、实验内容 1、MOS器件的结构介绍 2、MOS的工作原理 3、i-v特性曲线 图1 原理图
1．特性曲线和电流方程 输出特性曲线 与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止 区和击穿区几部分。 转移特性曲线 转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和 区(恒流区),此时i D 几乎不随v DS 而变化,即不同的v DS 所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用v DS 大于某一数值(v DS ＞v GS -V T )后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线. i D 与v GS 的近似关系 与结型场效应管相类似。在饱和区内,i D 与v GS 的近似关系式为 ( v GS ＞ V T ) 式中I DO 是v GS =2V T 时的漏极电流i D 。 2.参数 2 GS DO D )1(-=T V v I i
MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压V P，而用开启电压V T表征管子的特性。 MOS管 1. 基本结构 原因：制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使v GS=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏－源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压v DS，就有电流i D。 如果加上正的v GS，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，i D增大。反之v GS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，i D减小。当v GS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，i D趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，仍用V P表示。与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压V P也为负值，但是，前者只能在v GS<0的情况下工作。而后者在v GS=0，v GS>0，V P 如何理解场效应管的原理，大多数书籍和文章都讲的晦涩难懂，给初学的人学习造成很大的难度，要深入学习就越感到困难，本人以自己的理解加以解释，希望对初学的人有帮助，即使认识可能不是很正确，但对学习肯定有很大的帮助。 场效应管的结构 场效应管是电压控制器件，功耗比较低。而三极管是电流控制器件，功耗比较高。但场效应管制作工艺比三极管复杂，不过可以做得很小，到纳米级大小。所以在大规模集成电路小信号处理方面得到广泛的应用。对大电流功率器件处理比较困难，不过目前已经有双场效应管结构增加电流负载能力，也有大功率场管出现，大有取代三极管的趋势。场效应管具有很多比三极管优越的性能。 结型场效应管的结构 结型场效应管又叫JFET，只有耗尽型。 这里以N沟道结型场效应管为例，说明结型场效应管的结构及基本工作原理。图为N沟道结型场效应管的结构示意图。在一块N型硅，材料(沟道)上引出两个电极，分别为源极(S)和漏极(D)。在它的两边各附一小片P型材料并引出一个电极，称为栅极(G)。这样在沟道和栅极间便形成了两个PN结。当栅极开路时，沟道相当于一个电阻，其阻值随型号而不同，一般为数百欧至数千欧。如果在漏极及源极之间加上电压U Ds，就有电流流过，I D将随U DS的增大而增大。如果给管子加上负偏差U GS时，PN结形成空间电荷区，其载流子很少，因而也叫耗尽区(如图a中阴影区所示)。其性能类似于绝缘体，反向偏压越大，耗尽区越宽，沟道电阻就越大，电流减小，甚至完全截止。这样就达到了利用反向偏压所产生的电场来控制N型硅片(沟道)中的电流大小的目的。 注：实际上沟道的掺杂浓度非常小，导电能力比较低，所以有几百到几千欧导通电阻。而且是PN结工作在反向偏置的状态。刚开机时，如果负偏置没有加上，此时I D是最大的。 特点：1，GS和GD有二极管特性，正向导通，反向电阻很大 2：DS也是导通特性，阻抗比较大 3：GS工作在反向偏置的状态。 4：DS极完全对称，可以反用，即D当做S，S当做D。 从以上介绍的情况看，可以把场效应管与一般半导体三极管加以对比，即栅极相当于基极，源极相当于发射极，漏极相当于集电极。如果把硅片做成P型，而栅极做成N型，则成为P沟道结型场效应管。结型场效应管的符号如图b所示。 场效应管工作原理 MOS场效应管电源开关电路。 这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。 MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP 型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。 为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P 型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。 对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在 第四章场效应管习题部分参考答案 五、已知图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 （1）利用图解法求解Q点； A 、R i和R o。 （2）利用等效电路法求解 u 图a 解：（1）在转移特性中作直线u G S＝－i D R S，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q＝1mA，U G S Q＝－2V。如下图所示。 在输出特性中作直流负载线u D S＝V D D－i D（R D＋R S），与U G S Q＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，U D S Q≈3V。如解图P2.21（b）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u 六、电路如图所示，已知场效应管的低频跨导为g m ，试写出u A 、R i 和R o 的表达式。 解：u A 、R i 和R o 的表达式分别为 D o 213i L D )(R R R R R R R R g A m u =+=-=∥∥ 七、已知电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解电路的Q 点和u A 。 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA 因此管压降 U D S Q ＝V D D －I D Q R D ＝5V 。 （2）求电压放大倍数： 20V mA 22 D m DO DQ GS(th)m -=-===R g A I I U g u 场效应管工作原理 场效应管工作原理 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。 按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。 二、场效应三极管的型号命名方法 现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D MOS 场效应管的工作原理及特点 场效应管是只有一种载流子参与导电，用输入电压控制输出电流的半导体器件。有N沟道器件和P 沟道器件。有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET （Metal Oxide SemIConductor FET）。 MOS场效应管 有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类，每一类有N沟 道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极： D(Drain) 称为漏极，相当双极型三极管的集电极； G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极； S(Source) 称为源极，相当于双极型三极管的发射极。 增强型MOS(EMOS)场效应管 道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底(substrat)，用符号B表示。 一、工作原理 1．沟道形成原理 当Vgs=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压，不会在D、S间形成电流。当栅极加有电压时，若0＜Vgs＜Vgs(th)时（VGS(th) 称为开启电压），通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍然不足以形成漏极电流ID。 进一步增加Vgs，当Vgs＞Vgs(th)时，由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）。随着Vgs的继续增加，ID将不断增加。 在Vgs=0V时ID=0，只有当Vgs＞Vgs(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(vGS)|VDS=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图。 转移特性曲线斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm 的量纲为mA/V，所以gm也 称为跨导。 跨导的定义式如下： gm=△ID/△VGS| (单位mS) 2．Vds对沟道导电能力的控制 当Vgs＞Vgs(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压Vds对漏极电流ID的影响。Vds的不同变化对沟 道的影响如图所示。 根据此图可以有如下关系 VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGS VGD=VGS—VDS 当VDS为0或较小时，相当VGD＞VGS(th)，沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处，沟道达到开启的程度以上， 场效应管工作原理（1） 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109?）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。 按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。 二、场效应三极管的型号命名方法 现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。 三、场效应管的参数 场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数： 1、I DSS — 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压U GS =0时的漏源电流。 2、U P — 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。 3、U T — 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。 4、g M — 跨导。是表示栅源电压U GS — 对漏极电流I D 的控制能力，即漏极电流I D 变化量与栅源电压U GS 变化量的比值。g M 是衡量场效应管放大能力的重要参数。 5、BU DS — 漏源击穿电压。是指栅源电压U GS 一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一 项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BU DS。 MOS管开关 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 1，MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。 2，MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 3，MOS开关管损失 MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类 绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名。又因栅极为金属铝，故又称为MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多，可达1010Ω以上，还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单，而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。 与结型场效应管相同，MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种，因此MOS管的四种类型为：N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。 根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。 N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。当VGS=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S 间形成电流。 当栅极加有电压时，若0VGS(th)时( VGS(th)称为开启电压)，由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着VGS的继续增加,ID 第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳 一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程： 耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。 表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系： 耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2 )(T GS D V v k i -=* · FET 输出特性曲线反映关系 参变量 G S V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区 （沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。 二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式 以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。 三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模 型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒 数。 四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 ·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 可以很大。 ·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，|| V A 场效应管工作原理 这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor （金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P 沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N 型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P 型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压U GS=0时的漏源电流。 2、UP 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。 4、gM 对漏极电流I D的控制能力，即漏极电流I D变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数。 5、BUDS 最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。 7、IDSM UGS=0时的漏极电流。UP —夹断电压，使ID=0对应的UGS的值。P沟道场效应管的工作原理与N沟道类似。我们不再讨论。下面我们看一下各类绝缘栅场效应管(MOS场效应管)在电路中的符号。§3 场效应管的主要参数场效应管主要参数包括直流参数、交流参数、极限参数三部分。 一、直流参数 1、饱合漏极电流IDSSIDSS是耗尽型和结型场效应管的一个重要参数。定义：当栅、源极之间的电压UGS=0，而漏、源极之间的电压UDS大于夹断电压UP时对应的漏极电流。 2、夹断电压UPUP也是耗尽型和结型场效应管的重要参数。定义：当UDS一定时，使ID减小到某一个微小电流(如1μA， 50μA)时所需UGS的值。 3、开启电压UTUT是增强型场效应管的重要参数。定义：当UDS一定时，漏极电流ID达到某一数值(如10μA)时所需加的UGS 值。 4、直流输入电阻RGSRGS是栅、源之间所加电压与产生的栅极电流之比，由于栅极几乎不索取电流，因此输入电阻很高，结型为106Ω以上，MOS管可达1010Ω以上。 二、交流参数 第四章场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区3．场效应管的低频跨导g m是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS为6mA，而I DQ自漏极流出，大小为8mA，则该管是_______。 a. P沟道结型管 b. N沟道结型管 c. 增强型PMOS管 d. 耗尽型PMOS管 e. 增强型NMOS管 f. 耗尽型NMOS管 解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD的极性（+、-）、u GS的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。 解： 4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。 解： (a)不能。 P通道为空穴流，N通道为电子流，所以场效应三极管也称为单极性三极管。FET 乃是利用输入电压(Vgs)来控制输出电流(Id)的大小。所以场效应三极管是属于电压控制元件。它有两种类型，一是结型（接面型场效应管）(JFET)，一是金氧半场效应三极管，简称MOSFET，MOSFET又可分为增强型与耗尽型两种。 N沟道，P沟道结型场效应管的D、S是由N(或P)中间是栅极夹持的通道，这个通道大小是受电压控制的，当然就有电流随栅极电压变化而变。可以看成栅极是控制电流阀门。 增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。栅极电压高低决定电场的变化，进而影响载流子的多少，引起通过S、D电流变化。 MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。 主板上的PWM(Plus Width Modulator，脉冲宽度调制器)芯片产生一个宽度可调的脉冲波形，这样可以使两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压(如CPU需要的电压)要降低时，这时MOS管的开关作用开始生效，外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时，通过MOS管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时的电感就变成了“电源”，当栅-源电压vGS=0时，即使加上漏-源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道。 MOS管 MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应晶体管中的绝缘栅型。因此，MOS管有时被称为场效应管。在一般电子电路中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。而在主板上的电源稳压电路中，MOSFET扮演的角色主要是判断电位，它在主板上常用“Q”加数字表示。 一、MOS管的作用是什么？ 目前主板或显卡上所采用的MOS管并不是太多，一般有10个左右，主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了。由于MOS管主要是为配件提供稳定的电压，所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。其中在CPU与AGP插槽附近各安排一组MOS管，而内存插槽则共用了一组MOS管，MOS管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。 二、MOS管的性能参数有哪些？ 优质的MOS管能够承受的电流峰值更高。一般情况下我们要判断主板上MOS 管的质量高低，可以看它能承受的最大电流值。影响MOS管质量高低的参数非常多，像极端电流、极端电压等。但在MOS管上无法标注这么多参数，所以在MOS 管表面一般只标注了产品的型号，我们可以根据该型号上网查找具体的性能参数。 还要说明的是，温度也是MOS管一个非常重要的性能参数。主要包括环境温度、管壳温度、贮成温度等。由于CPU频率的提高，MOS管需要承受的电流也随(完整版)对场效应管工作原理的理解
场效应管工作原理
第四章 场效应管习题部分参考答案
场效应管工作原理
MOS 场效应管的工作原理及特点
场效应管工作原理
MOS管特性(经典)
MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类
第四章 场效应管(FET)及基本放大电路要点
场效应管工作原理
场效应管习题答案
p沟道mos管工作原理