场效应管结构与符号
MOS场效应管
N
N
P
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
N沟道增强型
3
SG D
P
P
N
D G
S
P 沟道增强型
4
2、MOS管的工作原理
UGS=0时
UGS UDS
S GD
ID=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间总有一
个反接的PN
结
5
UGS>0时
UGS UDS
S GD
UGS足够大时 （UGS>VGS(Th)） 感应出足够多电
画电路的交流等效电路如右图，这里采用的是MOS管的简化模型，可得：
AVv vo i gm vvggsR s DgmRD
46
二、有源电阻
ID
unCoxW 2L
(VGS
VGS
(
th )
)2
(1
VDS VA
)
unCoxW 2L
(VGS
VGS(th) )2 (1 VDS )
unCoxW 2L
予夹断曲线
40
四、主要参数：
1、夹断电压VP：
2、饱和漏极电流IDSS:
3、直流输入电阻RGS（DC）：栅压除栅流
4、低频跨导gm:
gm viGDS|vDS常数
5、输出电阻rd: 6、最大漏极电流IDM:
rd viDDS|vGS常数
7、最大耗散功率PDM:
8、击穿电压：V（BR）DS、V（BR）GS
V GS
)2
( th )
0 . 25 (11 2 I D 5 ) 2
I
场效应管介绍
场效应管原理场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种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）。
1.1 1.1.1MOS场效应管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，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（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1线性电子电路教案道中的电子，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。
第3章 场效应管
VGS = 4 V, VDS = 6 V
ID = 1 mA
例2. 单电源供电的N沟道DMOS管电路，已知，RG＝1MΩ， RS＝4kΩ，RD＝5kΩ，VDD＝5V，管子参数为µnCoxW/（2l） ＝0.25mA/V2，VGS(th)＝-2V，求ID。
VS = I DQ RS = 4I D
VGS = VG − VS = −4I D
ID =
µn CoxW
2l = 0.25(−4 I D + 2) 2
(VGS − VGS(th) ) 2
解得ID＝0.25mA和1mA。显然ID＝1mA应舍去。 取ID＝0.25mA，求得 VGS = 0 − I DQ RS = 0 − 0.25 × 4 = −1
VDS = VDD − I DQ ( RD + RS ) = 5 − 0.25 × 9 = 2.75
µ n CoxW
2l
例 在下图所示N沟道EMOS管电路中，已知RG1＝1.2 MΩ， RG2＝0.8 MΩ，RS＝4 kΩ，RD＝10 kΩ，VDD＝20 V，管子 参数为µCoxW/(2l)＝0.25 mA/V2，VGS(th)＝2 V，试求ID。 解
IG = 0
VG = VDD RG2 0.8 = 20 × = 8 (V) RG1 + RG2 1.2 + 0.8
三、vGS>VGS(th)，vDS>vGS－VGS(th)
当 vDS=vGS-VGS(th)时，近漏端沟道夹断。夹断后， vGA＝vGS(th)，夹断 点到源极的电压vAS也就恒为(vGS－VGS(th))，沟道电流iD不再随vDS的 变化而变化，只受vGS控制。这种沟道夹断与vGS<VGS(th) 整个沟道夹 断iD=0的情况不同。通常由vDS引起近漏极端的夹断称为预夹断。预 夹断后对应的工作区称为饱和区又称放大区。 但若考虑沟道长度调制效应(夹断点A会随着vDS的增加而向源极移 动)，当vGS 一定时，iD会随着vDS的增加而略微增加。
电工电路图中场效应管的符号标识
电工电路图中场效应管的符号标识场效应管（Field-Effect Transistor）简称FET，是一种典型的电压控制型半导体器件，具有输入阻抗高、噪声小、热稳定性好、便于集成等特点，但容易被静电击穿。
场效应管有三只引脚，分别为漏极（D）、源极（S）、栅极（G）。
在电工电路图中，场效应管以专用的图形符号和电路标识进行体现。
场效应管在电工电路图中的标识通常分为两部分，一部分是图形符号，标识场效应管的类型，一部分是字母+数字，标识该场效应管在电路中的序号及型号等信息。
据图可知，图形符号体现出了场效应管的基本类型；引线由图形符号两端伸出，与电路图中的电路线连通，构成电子线路；电路标识通常提供了场效应管的类别、名称、序号以及场效应管型号等参数信息。
在实际应用中，场效应晶体管的类型多种多样，相对应的图形符号也有所区别，因此，了解不同类型的场效应晶体管的图形符号，对识读电工电路图有重要意义。
如表所示为常见场效应管的图形符号以及外形。
结型场效应管是在一块N型（或P型）半导体材料两边制作P型（或N型）区，从而形成PN结构成。
与中间半导体相连接的两个电极称为漏极Drain（用D表示）和源极Source （用S表示），而把两侧的半导体引岀的电极相连接在一起称为栅极Gat （用G表示）。
结型场效应管是利用沟道两边的耗尽层宽窄，改变沟道导电特性来控制漏极电流的。
绝缘栅型场效应管(MOS)由金属、氧化物、半导体材料制成，通常简称为MOS场效应管。
绝缘栅型场效应管是利用感应电荷的多少，改变沟道导电特性来控制漏极电流的。
它与结型场效应管的外形相同，只是型号标记不同。
MOS场效应管一般被用于音频功率放大，开关电源、逆变器、电源转换器、镇流器、充电器、电动机驱动、继电器驱动等电路。
在识读电路时，可根据场效应管的电路符号，识读出电路中场效应管的类型，然后再通过电路符号旁的标识信息了解该场效应管的型号以及连接关系等辅助信息，这是完成识图的第一步。
场效应管的作用、规格及分类
场效应管的作用、规格及分类1.什么叫场效应管？FET是Field-Effect-Transistor的缩写,即为场效应晶体管。
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。
FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。
然而，由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同，能构成技术性能非常好的电路。
2. 场效应管的工作原理：(a) JFET的概念图(b) JFET的符号图1(b)门极的箭头指向为p指向 n方向，分别表示内向为n沟道JFET，外向为p沟道JFET。
图1（a）表示n沟道JFET的特性例。
以此图为基础看看JFET的电气特性的特点。
首先，门极-源极间电压以0V时考虑（VGS =0）。
在此状态下漏极-源极间电压VDS 从0V增加，漏电流ID几乎与VDS 成比例增加，将此区域称为非饱和区。
VDS 达到某值以上漏电流ID 的变化变小，几乎达到一定值。
此时的ID 称为饱和漏电流（有时也称漏电流用IDSS 表示。
与此IDSS 对应的VDS 称为夹断电压VP ，此区域称为饱和区。
其次在漏极-源极间加一定的电压VDS (例如0.8V)，VGS 值从0开始向负方向增加，ID 的值从IDSS 开始慢慢地减少，对某VGS 值ID =0。
将此时的VGS 称为门极-源极间遮断电压或者截止电压，用VGS (off)示。
n沟道JFET的情况则VGS (off) 值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID =0的VGS 因为很困难,在放大器使用的小信号JFET时,将达到ID=0.1-10μA 的VGS 定义为VGS (off) 的情况多些。
关于JFET为什么表示这样的特性，用图作以下简单的说明。
场效应管工作原理用一句话说，就是"漏极-源极间流经沟道的I，用以门D"。
MOS管的引脚，G、S、D分别代表什么？
MOS管的引脚，G、S、D分别代表什么？
MOS管是电路设计中常用的功率开关器件，是压控型的，有三个电极，分别是：栅极G、源极S、漏极D。
MOS管分为NMOS和PMOS，其电路符号如下图所示。
栅极G
MOS管的栅极G是控制端，名字为gate，在G端加入高低电平即可控制MOS管的开断。
对于NMOS而言，要求Vgs>0时，MOS 管导通，否则MOS关断；对于PMOS而言，要求Vgs<0时,MOS管导通，否则MOS关断。
源极S
源极，名字为Source，简称S。
对NMOS而言，源极S是流出端，对PMOS而言，源极S是流入端。
漏极D
漏极，名字为Drain，简称D。
对NMOS而言，漏极D是流入端，对PMOS而言，源极S是流出端。
MOS管常用的封装有TO-220,TO-263,SOT23等，一般从左往右的顺序为G、S、D，对于具体的芯片大家可以查阅其datasheet。
MOS管也叫场效应管，它是一种半导体器件。
它分别有三个极，D-极（也叫漏极）、G-极（也叫栅极）、S-极（也叫源极）。
它的特性有输入电阻高、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。
模电第一章半导体基础(场效应管)
④ 输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值， 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对 于结型场效应三极管， 约大于10 于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于 7 ，对 约是10 于绝缘栅型场效应三极管, 于绝缘栅型场效应三极管 RGS约是 9～1015 。 低频跨导g ⑤ 低频跨导 m 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， gm可以在转 移特性曲线上求取，单位是 移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门 毫西门 子)。 。 最大漏极功耗P ⑥ 最大漏极功耗 DM 最大漏极功耗可由P 决定， 最大漏极功耗可由 DM= uDS iD决定，与双极型 三极管的P 相当。 三极管的 CM相当。
的区域，曲线基本平行等距。 的区域，曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏， 此时，发射结正偏，集电结 反偏，电压大于0.7 左右 左右(硅 反偏，电压大于 V左右 硅 管) 。
1.4 场效应管
结型场效应管 绝缘栅型场效应管 场效应管的主要参数 晶体管和场效应管的比较
概述
1.定义 1.定义 是利用电场效应来控制输出电流的半导体器件。 是利用电场效应来控制输出电流的半导体器件。 电场效应来控制输出电流的半导体器件 仅一种载流子参与导电，又称单极型晶体管 单极型晶体管。 因仅一种载流子参与导电，又称单极型晶体管。 2.分类 2.分类 从参与导电的载流子来划分， 沟道器件和 从参与导电的载流子来划分，有N沟道器件和 沟道 P沟道器件。 沟道器件 沟道器件。 从场效应管的结构来划分， 从场效应管的结构来划分，有结型场效应管 绝缘栅型场效应管。 和绝缘栅型场效应管。
DS
UGS（th） UGS（th）
2UGS（th） 2UGS（th）
转移特性曲线
场效应管的符号
场效应管的符号
和结构、工作原理及特点
一、场效应管的符号和结构
1. 符号
场效应管的符号为一个三角形，三角形上方有一个源极标记，下方有
一个漏极标记，中间是一个控制极标记。
2. 结构
场效应管由源极、漏极和控制极组成。
其中，源极和漏极之间是一段
半导体材料（通常为硅或者砷化镓）形成的导电通道。
控制极通过外
加电压来改变导电通道的电阻，从而控制电流的流动。
二、场效应管的工作原理
1. N沟道MOSFET（N-MOSFET）
N-MOSFET由P型基底、N型漏极和源极组成。
当控制极加正电压时，
会在P型基底与N型漏极之间形成一条N型导电通道，从而使得源漏之间产生电流。
2. P沟道MOSFET（P-MOSFET）
P-MOSFET由N型基底、P型漏极和源极组成。
当控制极加负电压时，会在N型基底与P型漏极之间形成一条P型导电通道，从而使得源漏之间产生电流。
三、场效应管的特点
1. 控制电压低
场效应管的控制电压通常只需要几伏特，因此可以用低电平信号来控
制高电平信号。
2. 输入阻抗高
场效应管的输入阻抗很高，可以达到几百兆欧姆，因此对输入信号的
影响很小。
3. 输出阻抗低
场效应管的输出阻抗很低，可以达到几十欧姆，从而可以驱动负载。
4. 噪声小
场效应管噪声小，因为它没有晶体管中的热噪声源。
5. 可靠性好
场效应管没有PN结和P型基底等易受损件，因此可靠性比晶体管高。
6. 速度快
场效应管的速度比晶体管快，因为它没有PN结和P型基底等慢速元件。
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应管(MOSFET)。场效应管的分类如下图2-33所示。
【场效应管的结构及符号】 如图2-34所示的是增 强型N沟道绝缘栅场效应管的结构图。表2-23为各 种场效应晶体管的电路符号。 以增强型N沟道绝缘栅场效应管为例：
授课班级
课程名称
电子技术基础 与Βιβλιοθήκη 能教学内容 课堂类型 学时 教学目的 学时
场效应晶体管放大器
授课 时间
1、场效应管的结构及符号 2、场效应晶体管的特性曲线 3、场效应晶体管电压放大作用
教学重、 教学重、难点：场效应晶体管电压放大作用 难点
教学内容及步骤 备注
2.6 场效应晶体管放大器
场效应晶体管简称场效应管（FET），场效应管与三极管一样， 具有放大能力。场效应晶体管与三极管不同，场效应管是一种压控 电源器件，即流入的漏极电流ID受栅-源电压UGS控制。 按结构的不同，场效应晶体管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅 场效