第四节 场效应管讲解
(整理)场效应MOS管图文教程
这个是功率场效应管（MOSFET）的原理图示，注意看，DS之间并联了一个二极管，而且这个二极管极性N管和P管正好相反检测场效应管极性主要靠的就是这个几种常见的场效应管封装管脚图：首先认清楚DS两个极SO8：SO8-Dual:TO220：TO252:PowerPak-SO8LFPAK-SO8 TSSOP8:SOT-23:先用一个SO8的MOS做示范，因为123脚都是S，5678脚都是D，所以可以任意选择测试管脚把万用表设置到二极管档红黑表笔任意接D和S，如果没有读数，则交换表笔就有读数了此时红S，黑D交换表笔黑S，红D此时无穷大根据图一中二极管方向可以确定此管为N管但要排除有可能是三极管干扰只要用万用表测一下G极（4脚）对任何脚都没有读数，用电阻档量也是无穷大阻值即可确定这是一个NMOS，并非三极管下一步再确定这个NMOS是否工作正常黑笔S红笔G，此时无穷大，并且测试电压已经提供了MOS的导通电压此时重做第2步，黑S，红D，发现什么了？读数变成0，也就是MOS导通了总结一下，Nmos相当于一个对地的电子开关，下图黄圈就是NMOS当G极相对S极有正电压的时候（比如把G接到VCC，因为S已经接地了）或是在GS之间加一个电池，负极S正级G开关导通，灯亮当G极相对S极电压为0或是负电压（比如把G接地），开关断开，灯灭比三极管简单吧！会用MOS以后我根本不再用三极管了MOS导通可以近似认为开关，因为导通电阻非常小，都在毫欧级别，甚至小于普通开关控制这个开关打开或关闭也不需要很多能量，只需一个电压即可，三极管则是要一个电流所以CMOS器件耗电远小于TTL器件再测试一个PMOS吧，SOT23的红黑表笔任意接D和S，如果没有读数，则交换表笔就有读数了此时黑S，红D交换表笔红S，黑D此时无穷大根据图一中二极管方向可以确定此管为P管红笔S黑笔G，此时无穷大，并且测试电压已经提供了MOS的导通电压此时重做第2步，红S，黑D，发现什么了？读数小于第一次测试的0.56V，也就是MOS导通了，只是这个MOS导通电阻有点大总结一下，Pmos相当于一个对正极的电子开关，下图黄圈就是PMOS当G极相对S极有反电压的时候（比如S接正级，G接负极）或是在GS之间加一个电池，正极S负级G开关导通，灯亮当G极相对S极电压为0或是正电压（比如把G接正级），开关断开，灯灭再测个To220的Nmos1：交换表笔测SD直到有度数，红S黑D2：交换表笔再测SD无读数，黑S红D3：黑笔不动还是S 红笔测G，无读数，但已充电导通4：黑笔不懂还是S 红笔再测D，已经导通，呈短路状000或是读数明显小于第二次所得读数Pmos的话，红变黑，黑变红，步骤和上面完全一样~。
场效应管原理
场效应管原理场效应管引言•场效应管，也称为晶体管，是一种重要的电子元件。
•它具有广泛的应用领域，如功率放大、开关、频率倍增等。
基本知识•在理解场效应管之前，首先需要了解它的基本结构和工作原理。
结构场效应管一般由四个区域组成： - 栅极（G）：栅极是控制场效应管导通能力的部分。
- 源极（S）：源极是场效应管输出信号的出口。
- 漏极（D）：漏极是场效应管输出信号的入口。
- 通道（channel）：通道是栅极和漏极之间的导电路径。
工作原理•场效应管的工作原理是通过调节栅极电压来控制通道中的电流。
•通常情况下，通道中的电流（漏极电流）与栅极电压之间呈现一定的关系。
类型及特点场效应管根据不同的硅材料和工艺制造方法，可以分为多种类型，常见的有： - N沟道型场效应管（NMOS）：通道中的电流随着栅极电压的增大而增大。
- P沟道型场效应管（PMOS）：通道中的电流随着栅极电压的减小而增大。
特点： - 高输入阻抗：场效应管的输入阻抗很高，对输入信号源的负载影响较小。
- 低输出阻抗：场效应管的输出阻抗很低，能够提供很大的输出电流。
- 快速开关速度：场效应管的开关速度较快，适用于高频应用。
- 体积小、重量轻：场效应管相对于其他电子元件来说体积小，重量轻，有利于电路的迷你化和轻便化。
应用领域场效应管广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面： 1. 电子电路中的开关：场效应管可以实现电信号的开关控制。
2. 电子电路中的放大：场效应管具有放大功能，可用于信号放大电路。
3.功率放大器：场效应管可以作为功率放大器，提供较大的输出功率。
4. 高频应用：场效应管的快速开关速度使其在高频应用中得到广泛应用。
5. 传感器驱动电路：场效应管可用于控制和驱动各种传感器。
总结•场效应管是一种重要的电子元件，具有广泛的应用领域。
•它通过栅极电压来控制通道中的电流，实现信号的开关和放大功能。
•场效应管的特点包括高输入阻抗、低输出阻抗、快速开关速度、体积小、重量轻等。
第4章 场效应管及其放大电路讲解
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
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4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即
场效应管的工作原理详解
场效应管的工作原理详解场效应管（Field Effect Transistor，简称FET），是一种能够实现电压控制电流的半导体器件。
它是晶体管的一种，与另外两种晶体管，即双极型晶体管和增强型晶体管相比，具有许多优点，如高输入阻抗、低噪声、稳定性好等。
场效应管主要由源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）组成。
栅极与漏极之间的距离构成沟道（Channel），沟道是由导电性的半导体材料构成的。
在沟道的下面有一层绝缘材料，称为栅绝缘层。
栅绝缘层将沟道与栅极隔离开来，使得栅极施加的电场可以控制沟道中的电荷分布。
由于这种控制机制，场效应管可以实现电压控制电流。
场效应管可以分为三种类型：MOSFET、JFET和MESFET。
MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）是最常见的场效应管。
它的栅绝缘层由一层绝缘的氧化层构成，因此也被称为金属氧化物半导体结构。
MOSFET又可以进一步分为两种类型：增强型MOSFET（Enhancement Mode MOSFET）和负增强型MOSFET（Depletion Mode MOSFET）。
JFET（Junction Field-Effect Transistor，结型场效应晶体管）由两个接触在半导体材料上的pn结构组成，其中一个结是沟道-源结（Channel-Source Junction），另一个结是沟道-漏结（Channel-Drain Junction）。
JFET的工作原理是通过改变沟道中的载流子浓度来控制电流。
MESFET（Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属半导体场效应晶体管）是一种结构类似于MOSFET的场效应管，但是栅绝缘层被金属取代。
因为栅极是由金属构成的，MESFET的操作速度相对较快，适用于高频应用。
场效应管+讲解
场效应管+讲解
场效应管
场效应管(Field Effect Transistor, FET)是一种电子电路器件，是由电流流过一个小面积的外部接触层与绝缘底座的晶体管件，具有电子和离子的交互作用而构成的。
它们的特点是有一个小的控制电压来控制一个大的电流，这是晶体管所不具有的特性，所以场效应管可以用来做信号放大器。
场效应管的工作原理是，当对晶体管的接口处施加一个正偏压后，会在晶体管中构成一个叫做“场效应”的变量，电子以及空穴便会在晶体管中流动，当此电压大小发生改变时，在晶体管中的电子流动也会发生改变，这时的电流可以从晶体管的某处取出，因而晶体管构成了一个电路，这就是场效应管。
由于场效应管的特性，它被广泛用于电子电路，尤其是电路的控制与信号放大等方面，在无线电领域中，场效应管也有广泛的应用。
在目前的电子电路中，MOSFET（摩尔管）和JFET（自给效应管）是最常用的两种场效应管，前者的构造比较复杂，通常使用在模拟信号放大方面，而后者的构造相对比较简单，使用在数字信号放大方面。
- 1 -。
《场效应管》课件
场效应管的主要参数和特性曲 线
了解场效应管的主要参数和特性曲线对于正确应用和设计电路非常重要。我 们将深入研究栅极阈值电压，沟道电阻，最大电流等参数，并讨论它们的影 响和相互关系。
场效应管应用领域和发展趋势
场效应管在现代电子领域中有广泛的应用，从放大器到开关电路，再到模拟 和数字电路。本节将探索场效应管在不同领域中的应用和未来发展的趋势。
《场效应管》PPT课件
在这个PPT课件中，我们将深入探讨场效应管的基本概念和分类，工作原理和 特性，构造和制造工艺，主要参数和特性曲线，应用领域和发展趋势等方面。 让我们一起来了解这个重要的电子元件！
场效应管的基本概念和分类
场效应管是一种重要的半导体器件，通过控制电场来控制电流的流动。它根据不同的工作方式和结构特 点可以分为多种类型，如增强型，耗尽型和绝缘栅型场效应管等。
场效应管的工作原理和特性
这里将详细介绍场效应管的工作原理，包括栅极电压对电流的控制、沟道导 电机制和输出特性等内容。我们将深入探讨它在电路中的重要作用和特点。
场效应管的构造和制造工艺
场效应管的构造和制造工艺对其性能和可靠性有重要影响。本节将介绍不同类型场效应管的构造和制管的比较
场效应管与普通晶体管各有优点和特点。我们将对它们的工作原理，输入输 出特性和应用进行比较和分析，帮助您选择最合适的器件。
场效应管的输入输出特性
场效应管的输入输出特性直接影响电路的性能和工作稳定性。本节将重点讨 论输入输出电阻，增益，线性范围等关键特性，并介绍如何优化设计。
电子技术基础第三章场效应管及其放大电路
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于 饱和。
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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
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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
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• 3-1 • 3-4 • 3-6 • 3-12
作业
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《场效应管》课件
场效应管在集成电路中应用广泛，因为其体积小、集成度高、功耗低等特点，晶体管在 音频放大器和功率放大器等大电流、高电压应用领域中应用较多。
优缺点比较
优点
场效应管具有低噪声、高输入阻抗、 低功耗等特点，晶体管具有输出功率 大、响应速度快、线性度好等特点。
开关电路
总结词
场效应管在开关电路中作为开关元件，能够控制电路的通断 状态。
详细描述
场效应管具有快速开关速度和低驱动电流的优点，适用于各 种数字和模拟电路中的开关控制。在开关电路中，场效应管 工作在饱和区和截止区，通过控制栅极电压来控制电路的导 通和截止状态。
振荡电路
总结词
场效应管在振荡电路中作为振荡元件，能够产生一定频率的振荡信号。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的优点，适用于产生高频、低噪声的振荡信号 。在振荡电路中，场效应管工作在放大区或截止区，通过反馈网络控制振荡频率 和幅度。
调制解调电路
总结词
场效应管在调制解调电路中作为调制 和解调元件，能够实现信号的调制和 解调功能。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的 优点，适用于各种通信系统中的调制 解调应用。在调制解调电路中，场效 应管用于信号的调制和解调过程，实 现信号的传输和处理。
行业标准与规范不断完善
03
为了规范市场和推动行业健康发展，未来场效应管行业标准与
规范将不断完善。
THANKS
感谢您的观看
功能。
种类与分类
总结词
场效应管有多种类型和分类方式，按结构可分为结型 和绝缘栅型，按导电沟道可分为N沟道和P沟道。
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D 漏极
*在栅极和源极之间
加反向电压，耗尽层会变
栅极
G
N
P+ 型 P+
沟 道
N
S 源极
宽，导电沟道宽度减小， 使沟道本身的电阻值增大， 漏极电流 ID 减小，反之， 漏极 ID 电流将增加。
*耗尽层的宽度改变 主要在沟道区。
第一章 半导体器件 1. 设UDS = 0 ，在栅源之间加负电源 VGG，改变 VGG 大小。观察耗尽层的变化。
0.8 V 1.2 V 1.6 V
1.5 1 0.5 0 UGS /V 0 5 10 15 20 25 UDS /V
图 1.4.7 在漏极特性上用作图法求转移特性
结型场效应管栅极基本不取电流，其输入电阻很高，
可达 107 以上。如希望得到更高的输入电阻，可采用绝 缘栅场效应管。
第一章 半导体器件
1.4.2 绝缘栅型场效应管
由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半 导体场效应管，或简称 MOS 场效应管。
特点：输入电阻可达 109 以上。
类型
N 沟道 P 沟道
增强型 耗尽型
增强型 耗尽型
UGS = 0 时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管； UGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。
(b)JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的， 因此输入电阻很高；
(c) JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制；
(a) (d)预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预 夹断后，iD趋于饱和。
第一章 半导体器件
三、特性曲线
1. 转移特性(N 沟道结型场效应管为例)
VGG
+
mA
ID
G
D
+
+
D
P
N+ 型 N+
G
沟
道
P 沟道场效应管是在 P 型硅棒的两侧做成高掺 杂的 N 型区(N+)，导电沟 道为 P 型，多数载流子为 空穴。
D
G
S 图 1.4.2 P 沟道结型场效应管结构图
S 符号
第一章 半导体器件
二、工作原理
N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电
流 ID 的。
耗尽层
S
VGG
S
IS
IS
UGS = 0，UDG < U P，ID 较大。 UGS < 0，UDG < U P ，ID 较小。
注意：当 UDS > 0 时，耗尽层呈现楔形。
第一章 半导体器件
(c) D ID
(d)
D ID
G PP+ +
P+
VDD
G PP++
P+
VDD
N
VGG
S
IS
VGG
S
IS
UGS < 0,UDG = |UP|, ID更小, 预夹断 UGS ≤UP ,UDG > |UP|,ID 0,夹断
第一章 半导体器件
一、N 沟道增强型 MOS 场效应管
1. 结构 源极 S S
栅极 G SiO2 G
D 漏极 D
N+
N+
P 型衬底
B 衬底引线 B
图 1.4.8 N 沟道增强型MOS 场效应管的结构示意图
图 1.4.6(b) 漏极特性
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和击穿 区。
第一章 半导体器件 场效应管的两组特性曲线之间互相联系，可根据漏
极特性用作图的方法得到相应的转移特性。
ID/mA UDS = 15 V
ID/mA UDS = 常数 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
UGS = 0 0.4 V
ID f (UDS ) UGS常 数
第一章 半导体器件 2. 漏极特性
+
mA
ID
ID/m预可A夹变断轨U迹DS恒流UG区S UP
电阻区 UGS = 0V
IDSS/V
-1
击穿区
VGG
G
D
+
+
V UG
S
V UDS
S
VDD
-2
-3 -4 -5 -6
-7
O UP 7V
UDS /V
图 1.4.5 特性曲线测试电路
V UG
S
V UDS
S
ID f (UGS) UDS 常 数
UGS = 0 ，ID 最大； ID
VDD
UGS UGS
愈负，ID 愈小； = UP，ID 0。
IDSS
图 1.4.5 特性曲线测试电路
UP
O UGS
图 1.4.6 转移特性
两个重要参数
夹断电压 UP (ID = 0 时的 UGS) 饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 ID)
第一章 半导体器件
1. 转移特性
结型场效应管转移特 性曲线的近似公式：
ID/mA IDSS
ID
I DSS
(1
UGS )2 UP
(当 U P ≤ UGS ≤ 0 时)
2. 漏极特性
UP
O uGS/V
图 1.4.6 转移特性
当栅源 之间的电压 UGS 不变时，漏极电流 ID 与漏源 之间电压 UDS 的关系，即
一、结构
D 漏极
耗尽层 (PN 结)
符 号
P 型区 栅极 G
N
P+ 型 P+
沟 道
N
在漏极和源极之间加 上一个正向电压，N 型半 导体中多数载流子电子可 以导电。
导电沟道是 N 型的，
N型硅棒
S 源极
称 N 沟道结型场效应管。
图 1.4.1 N 沟道结型场效应管结构图
第一章 半导体器件
P 沟道结型场效应管
S VGG (b) UGS < 0
G
P+
P+
S VGG (c) UGS = UP
第一章 半导体器件 2. 在漏源极间加正向 VDD，使 UDS > 0，在栅源间加负 电源 VGG，观察 UGS 变化时耗尽层和漏极 ID 。
(a)
D ID
(b)
D ID
G P+ N
P+
VDD
G PP++ N P+
VDD
UGS = 0 时，耗 尽层比较窄， 导电沟比较宽
D ID = 0
UGS 由零逐渐增大， 耗尽层逐渐加宽，导 电沟相应变窄。
D ID = 0
当 UGS = UP，耗尽层 合拢，导电沟被夹断， 夹断电压 UP 为负值。
D ID = 0
G
N
P+ 型 P+
沟
道
S
(a) UGS = 0
G
N
P+ 型 P+
沟
道
第一章 半导体器件
1.4 场效应三极管
只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制 电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。
结型场效应管 场效应管分类
绝缘栅场效应管
特点
单极型器件(一种载流子导电)；
输入电阻高； 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、 成本低。
第一章 半导体器件
1.4.1 结型场效应管
(1) 改变 UGS ，改变了 PN 结中电场，控制了 ID ，故称场效应管； (2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压，使 PN 反偏，栅极 基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。
第一章 半导体器件
综上分析可知：
(a) JFET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；