场效应管的应用和分类
场效应晶体管及其应用
其中IDO是uGS=2UGS(th)时的漏极电流。 漏源电压为
U DS U DD I D RD RS
15
场效应管及应用
2.动态分析： （1）场效应晶体管的微变等效模型
16
场效应管及应用
（2）微变等效电路分析法： 1）电压放大倍数
U i U gs
U o I d ( RD // RL ) gmU gs ( RD // RL )
7
场效应管及应用
3、特性曲线
（1）转移特性曲线
图 a 所示为增强型 NMOS 管的转移特性曲线。
当uGS ＜UGS(th) 时，iD=0； 当 u GS ＞ U GS(th) 时，开始 产生漏极电流，并且随着 u G S 的增大而增大，因此 称之为增强型 NMOS 管。 漏极电流 i D 的大小符合下 列公式：
uDS 常数
(3) 极限参数
场效应晶体管的极限参数主要有漏源击穿电压 U(BR)DS、栅源击穿电压U(BR)GS和最大漏极耗散功 率PDM等。
10
场效应管及应用
*场效应管使用注意事项
(1) 在使用场效应晶体管时应注意漏源电压、漏源电流、栅 源电压、耗散功率等参数不应超过最大允许值。 (2) 场效应晶体管在使用中要特别注意对栅极的保护 。 (3)场效应晶体管的漏极和源极互换时，其伏安特性没有明 显的变化，但有些产品出厂时已经将源极和衬底连在一起 ，其漏极和源极就不能互换。 (4)场效应晶体管属于电压控制器件，有极高的输入阻抗， 为保持管子的高输入特性，焊接后应对电路板进行清洗。 (5) 在安装场效应晶体管时，要尽量避开发热元件，对于功 率型场效应晶体管，要有良好的散热条件，必要时应加装 散热器，以保证其能在高负荷条件下可靠地工作。
mos场效应管分类
mos场效应管分类MOS场效应管是一种重要的电子器件，广泛应用于各种电路中。
它由金属-氧化物-半导体构成，具有优良的放大特性和开关特性。
根据不同的工作模式和结构特点，MOS场效应管可以分为多种类型。
本文将对常见的几种MOS场效应管进行分类介绍。
1.增强型N沟道MOS场效应管（NMOS）增强型N沟道MOS场效应管是一种常见的MOS管。
它的基本结构由N型半导体材料构成，其中有一个P型掺杂区域作为沟道。
当给定一个正的门电压时，该电压会吸引P型掺杂区域的载流子，形成一个导电通道，从而实现电流的流动。
因此，NMOS管可以作为开关或放大器使用。
2.增强型P沟道MOS场效应管（PMOS）增强型P沟道MOS场效应管与NMOS管相反，它的基本结构由P 型半导体材料构成，其中有一个N型掺杂区域作为沟道。
当给定一个负的门电压时，该电压会吸引N型掺杂区域的载流子，形成一个导电通道，从而实现电流的流动。
因此，PMOS管也可以作为开关或放大器使用。
3.增强型双极性MOS场效应管（CMOS）增强型双极性MOS场效应管结合了NMOS和PMOS管的特点，由NMOS和PMOS管并联组成。
CMOS具有很高的抗干扰能力和低功耗特性，广泛应用于数字集成电路和微处理器等领域。
4.去耦MOS场效应管（DMOS）去耦MOS场效应管是一种特殊的MOS管，它主要用于功率放大器和开关器件中。
DMOS管具有较高的耐压能力和较低的导通电阻，可以实现高功率输出。
5.隧道氧化物MOS场效应管（TOM）隧道氧化物MOS场效应管是一种特殊的MOS管，它的氧化层非常薄，可以实现电流的隧穿效应。
TOM管常用于存储器和传感器等应用中。
以上是几种常见的MOS场效应管分类。
每种MOS管都有自己独特的特点和应用领域。
了解不同类型的MOS管对于电子工程师和电路设计师来说是非常重要的，可以根据实际需求选择合适的MOS管来设计和优化电路。
同时，随着科技的不断发展，新型的MOS场效应管也在不断涌现，为电子技术的发展带来了更多的可能性。
2.3 场效应管及其应用与分析
2. 伏安特性
饱和漏极电流 夹断电压
饱和漏极电流
Ｏ
夹断电压
uGS 取正、负、零都可以，因此使用更方便。
当DNMOS管工作于放大区时，
– 3 O uGS /V
P 沟道结型FET
iD
/mA uGS
=
0
V
1V
2V
iD /mA IDSS UGS(off)
3V
O
－ uDS /V
O 3 uGS /V
当工作于放大区时,
iD
K (uGS
UGS(off) )2
IDSS (1
uGS U GS(off)
)2
例2.3.1
有四种场效应管，其输出特性或饱和区转移特性分别如 图所示，试判断它们各为何种类型管子？对增强型管， 求开启电压UGS(th) ；对耗尽型管，求夹断电压UGS ( off ) 和饱和漏极电流IDSS 。
型即 Metal－Oxide－Semiconductor
增强型
type Field Effect Transistor）
P沟道
耗尽型
2.3.1 MOS场效应管的结构、工作原理及伏安特性
一、N 沟道增强型 MOSFET 1. 结构与符号
简称NEMOS管
简化的结构示意图
2.3.1 MOS场效应管的结构、工作原理及伏安特性
IDQ=4mA 和IDQ＝1mA
由IDQ=4mA，得UGSQ= 4mA×2k= 8V，其值小于UGS(off) ， 对应的IDQ应为零，可见不合理，应舍弃。方程解应为
mos管 场效应管
mos管场效应管摘要：1.引言2.什么是MOS 管和场效应管3.MOS 管和场效应管的工作原理4.MOS 管和场效应管的特性比较5.MOS 管和场效应管的应用领域6.结论正文：MOS 管和场效应管是两种不同类型的半导体器件，它们都具有放大和开关等功能，广泛应用于各种电子设备中。
下面将从它们的定义、工作原理、特性比较和应用领域等方面进行详细介绍。
1.引言MOS 管（Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，金属- 氧化物- 半导体晶体管）和场效应管（Field Effect Transistor，场效应晶体管）是两种常见的半导体器件，它们在现代电子设备中扮演着重要角色。
本文将对这两种器件进行详细解析，以帮助读者更好地理解它们的工作原理和应用。
2.什么是MOS 管和场效应管MOS 管是一种三端半导体器件，由金属导电层、氧化物绝缘层和半导体基片组成。
它的主要功能是控制电路中的电流流动，具有高输入阻抗、低噪声和低功耗等特点。
场效应管是一种四端半导体器件，由源极、漏极、栅极和衬底组成。
它的主要功能是通过改变栅极电势来调节源漏电流，具有响应速度快、驱动能力强和可控制的电流增益等特点。
3.MOS 管和场效应管的工作原理MOS 管的工作原理：当栅极施加正向电压时，栅极和源极之间的绝缘层上会形成一个正向电场。
这个电场可以吸引源极处的电子，使其向栅极方向运动。
如果这个电子流足够大，就会形成一个电流，从而导致MOS 管的导通。
场效应管的工作原理：当栅极施加正向电压时，栅极和源极之间的绝缘层上会形成一个正向电场。
这个电场会使得源极处的电子被吸引到靠近栅极的位置，从而减小源极和漏极之间的电阻。
如果栅极电压足够大，源漏电流将显著增加，从而导致场效应管的导通。
4.MOS 管和场效应管的特性比较MOS 管和场效应管在特性上有一定的差异。
MOS 管具有更高的输入阻抗、更低的工作电压和更小的功耗，但驱动能力较弱；而场效应管具有更强的驱动能力、更高的电流增益和更快的响应速度，但输入阻抗和功耗相对较差。
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"。
电路中的场效应管有哪些种类和应用
电路中的场效应管有哪些种类和应用场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种常见的电子元件，广泛应用于各种电路中。
它基于电场效应来实现电流的控制和放大，具有高输入阻抗、低功耗和高频特性等优点。
本文将介绍电路中的场效应管的种类和应用。
一、场效应管的种类1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）MOSFET是最常见的场效应管种类之一，由金属氧化物半导体材料构成。
根据结构和工作模式的不同，MOSFET可分为两种类型：增强型MOSFET和耗损型MOSFET。
增强型MOSFET（Enhancement Mode MOSFET）通常处于截止状态，需要施加正向电压来打开通道。
它的主要特点是输入电阻高，适用于放大和开关电路。
耗损型MOSFET（Depletion Mode MOSFET）则相反，通常处于导通状态，需要施加负向电压来截止通道。
它具有低输入电阻和高输出电阻的特点，适用于特定的应用场景。
2. JFET（结型场效应管）JFET使用p-n结构构成，分为N沟道型JFET和P沟道型JFET两种。
N沟道型JFET的导电沟道为N型，需要施加负向电压来控制电流。
它的主要特点是低噪声、高输入阻抗和高放大倍数，常用于高频放大器和低噪声电路。
P沟道型JFET则相反，导电沟道为P型，需要施加正向电压来控制电流，适用于某些特殊的电路设计。
二、场效应管的应用1. 放大器场效应管有很好的放大特性，常用于放大信号。
通过调整输入电压，可以控制输出电流的变化，实现对信号的放大。
2. 开关由于场效应管的高输入阻抗和快速开关速度，可以用作开关元件，广泛应用于电源管理、逆变器和驱动电路等领域。
它的开关速度快，能够有效控制高频信号和脉冲信号。
3. 模拟开关场效应管还可以用作模拟开关，根据输入电压的变化，实现对模拟信号的切换和控制。
比如在音频信号中的应用，可以实现信号的选择、切换和调节。
4. 逻辑门场效应管可以组合成各种逻辑门电路，实现数字电路中的逻辑运算。
场效应管的种类、管脚排列、检测方法、使用注意事项
场效应管的种类、管脚排列、检测方法、使用注意事项场效应管的种类、管脚排列、检测方法、使用注意事项场效应管的种类：场效应管K1113 管脚排列图：MOS场效应管的检测方法:（1）．准备工作测量之前，先把人体对地短路后，才能摸触MOSFET的管脚。
最好在手腕上接一条导线与大地连通，使人体与大地保持等电位。
再把管脚分开，然后拆掉导线。
（2）．判定电极将万用表拨于R×100档，首先确定栅极。
若某脚与其它脚的电阻都是无穷大，证明此脚就是栅极G。
交换表笔重测量，S-D之间的电阻值应为几百欧至几千欧，其中阻值较小的那一次，黑表笔接的为D极，红表笔接的是S极。
日本生产的3SK系列产品，S极与管壳接通，据此很容易确定S极。
（3）．检查放大能力（跨导）将G极悬空，黑表笔接D极，红表笔接S极，然后用手指触摸G极，表针应有较大的偏转。
双栅MOS场效应管有两个栅极G1、G2。
为区分之，可用手分别触摸G1、G2极，其中表针向左侧偏转幅度较大的为G2极。
目前有的MOSFET管在G-S极间增加了保护二极管，平时就不需要把各管脚短路了。
MOS场效应晶体管使用注意事项：MOS场效应晶体管在使用时应注意分类，不能随意互换。
MOS场效应晶体管由于输入阻抗高（包括MOS集成电路）极易被静电击穿，使用时应注意以下规则：（1）. MOS器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。
也可用细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。
（3）. 焊接用的电烙铁必须良好接地。
（4）. 在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再MOS 器件焊接完成后在分开。
（5）. MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。
拆机时顺序相反。
（6）.电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。
（7）. MOS场效应晶体管的栅极在允许条件下，最好接入保护二极管。
场效应管工作原理与应用
ID/mA VDS = VGS – VGS(th)
VGS = 5 V 4.5 V 4V 3.5 V
VGS > VGS(th)
V DS > VGS – VGS(th)
O
VDS /V
ID 只受 VGS 控制，而与 VDS 近似无关，表现出类似 三极管的正向受控作用。 考虑到沟道长度调制效应，输出特性曲线随 VDS 的增加略有上翘。
第3章
3.1
3.2 3.3
场效应管
MOS 场效应管
结型场效应管 场效管应用原理
1
概
述
场效应管是另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。
场效应管分类：
MOS 场效应管 结型场效应管
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)。
2
3.1
MOS 场效应管
N 沟道(NMOS) P 沟道(PMOS)
增强型(EMOS)
MOSFET 耗尽型(DMOS)
N 沟道(NMOS) P 沟道(PMOS)
N 沟道 MOS 管与 P 沟道 MOS 管工作原理相似， 不同之处仅在于它们形成电流的载流子性质不同，因此 导致加在各极上的电压极性相反。
O V –V GS GS(th)
VDS
曲线形状类似三极管输出特性。
9
MOSFET 工作原理：
利用半导体表面的电场效应，通过栅源电压 VGS 的变化，改变感生电荷的多少，从而改变感生沟道的 宽窄，控制漏极电流 ID 。 • MOS 管仅依靠一种载流子 ( 多子 ) 导电，故称单极 型器件。 • 三极管中多子、少子同时参与导电，故称双极型器件。
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U I R
GS
DS
R
g2
U U U U I R GS
G
S
DD
Ds
R R g1
g2
(3. 7) (3. 8)
Rg1，Rg2：栅极 分压电阻使栅极获 得合适的工作电压
Rg1
C1 ＋ ＋
Rg3
ui Rg2
－
Rd ＋C2
＋UDD ＋
＋
Rs
Cs
uo
－
栅极电阻：用来 提高输入电阻
图 3 .1 1
图 3.11分压偏置式共源放大电路
g di m
D
u 常数 DS
duGS
(3. 6)
2． 1） 结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。
（1） 管脚的判别 （2） 质量判定
2） 注意事项 （1） MOS管栅、 源极之间的电阻很高, 使得栅极的 感应电荷不易泄放, 因极间电容很小, 故会造成电压过 高使绝缘层击穿。
（2） 有些场效应晶体管将衬底引出, 故有4个管脚, 这种管子漏极与源极可互换使用。
i u f ( D
) u gs
常数
ds
(3. 1)
iD d
－ UGG
＋
g
－
P
uGS ＋
P N
S
＋
Rd
＋
uDS
－ UDD
－
图3.2 N沟道结型场效应管工作原理
iD / m A
IDSS 5 4
3
uDS=12 V 2
1 UGS(o ff )
－4 －3 －2 －1 0
uGS/V
图3.3 N沟道结型场效应管转移特性曲线
uDS/V
3.1.3
1．
1） 夹断电压UGS（off）或开启电压UGS（th
2） 饱和漏极电流IDSS
3） 漏源击穿电压U（BR）DS
4) 栅源击穿电压U（BR）GS
5） 直流输入电阻RGS
6） 最大耗散功率PDM
7） 跨导gm
在uDS为定值的条件下, 漏极电流变化量与引起这个 变化的栅源电压变化量之比, 称为跨导或互导, 即
u (
i I U D
DO
GS 1)2
GS(th )
(3. 4)
其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。 （3.7（b）所示。
iD / m A 4 3
2 uDS＝ 10 V
1
0
2
4
6
UGS(th)＝ 3 V
(a)
iD / m A 5
6V 4
3
2
1
8 uGS / V
0
5V
24
4V
3V 6 8 10 12 14 16 18 uDS / V
(b)
图3.7N （a） 转移特性;
（b） 输出特性
2.
图3.8为N沟道耗尽型场效应管的结构图。 其结构与增 强型场效应管的结构相似, 不同的是这种管子在制造时, 就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。
恒流区(放大区)
uDS＝ 0 V
4可 变 电
3阻 区
2
－1 V
击
穿
－2 V
区
－3 V
1
－4 V
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18
uDS / V
夹断区
图 3.4 N沟道结型场效应管输出特性曲线
3.1.2 1. 增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理
1)
2)
s
g
d
SiO2
N＋
N＋
d
d
P型硅衬底
g s
g s
衬底引线
(a)
(b)
(c)
图 3.5增强型MOS
(a) N沟道结构图; (b) N沟道符号; (c) P沟道符号
UDD
d
s
UGG
g
iD
N＋
N＋
P型 硅 衬 底
图 3.6 N沟道增强型MOS管工作原理
3)
（1） N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线 如图3.7(a)所示。 在uGS≥UGS（th）时, iD与uGS的关系可用 下式表示:
(3. 5)
iD / m A
iD / m A
12
12
uGS= 2 V
10
10
uDS= 常数
8
6
4 IDSS
2 UG S(o ff ) －5 －4 －3 －2 －1 0
(a)
uGS / V
8
1V
6
0V 4
2
－3 V
－1 V －2 V
0 2 4 6 8 10 12 14 16
(b)
图3.9N （a） 转移特性; （b） 输出特性
第3章 场效应管及其应用
• 3.1 场效应管及其应用 • 3.2 场效应及其放大电路
3.1 场效应管
场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场 效应管两类。
3.1.1 1. 结型场效应管的结构及工作原理
1) 如图3.1( a )所示, 在一块N型硅半导体两侧制作 两个P型区域, 形成两个PN结, 把两个P型区相连后引出 一个电极, 称为栅极, 用字母G(或g)表示。
g 栅极
d 漏极 耗尽层
d
P
P
N
g
g
s
s 源极
(a)
(b)
图 3.1
(a) 结构; (b) N沟道结型场效应管符号; (c) P沟道结型场效应
d s (c)
2) 图3.2表示的是结型场效应管施加偏置电压后的接 线图。
2． 特性曲线 场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特 性曲线。
1)
在uDS一定时, 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系 称为转移特性。 即
s
g
d
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
N＋
N＋
P型硅衬底
d
g s
d
g s
衬底引线 (a)
(b)
(c)
图3.8耗尽型MOS (a) N沟道结构图; （b） N沟道符号; （c） P沟道符号
在uGS≥ UGS（off）时, iD与uGS的关系可用下式表示:
u (1
i I U D
DSS
GS )2
GS(off )
场效应管放大电路的静态工作点可用式（3.4）或 式（3.5）与式（3.7）或式（3.8）联立求出UGSQ和IDQ, 漏源电压UDSQ由下式求得:
（3） 使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。
（4） 在使用场效应管时, 要注意漏源电压、 漏源 电流及耗散功率等, 不要超过规定的最大允许值。
3.2 场效应管及其放大电路
与三极管一样, 根据输入、 输出回路公共端选 择不同, 将场效应管放大电路分成共源、 共漏和共 栅三种组态。 本节主要介绍常用的共源和共漏两种 放大电路。
在UGS(off)≤uGS≤0的范围内, 漏极电流iD与栅极电
压uGS的关系为
u (1
i I U D
DSS
GS )2
GS(off )
(3. 2)
2) 输出特性是指栅源电压uGS一定, 漏极电流iD与 漏极电压uDS之间的关系, 即
i u f ( D
) u DS
常数
GS
(3. 3)
iD / m A 5
3.2.1 1.
栅极电阻：将Rs压降 加至栅极
＋
＋
C1
ui
Rg
－
＋UDD
Rd ＋
漏极电阻：将漏 极电流转换成漏 极电压，并影响 放大倍数Au
＋
C2
＋
uo
Rs
Cs
－
源极电阻：利用 IDQ在其上的压降为 栅源极提拱偏压
旁路电容：消除Rs对 交流信号的衰减
图 3.10 场效应管共源放大电路
由于栅极电阻上无直流电流, 因而