模电4-场效应管
4 场效应管放大电路学习指导：1. 正确理解各种场效应管的工作原理2.熟练掌握各种场效应管的外特性及主要参数3.熟练掌握共源、共漏放大电路的工作原理及直流偏置4.会用场效应管小信号模型分析法求解共源、共漏放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻主要内容：4.1 结型场效应管*4.2 砷化镓金属-半导体场效应管4.3 金属-氧化物-半导体场效应管4.4 场效应管放大电路4.5 各种放大器件电路性能比较4.1 结型场效应管4.1.1 JFET的结构和工作原理1、结构：在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P+区,就形成两个不对称的P+N结，即耗尽层。
把两个P+区并联在一起，引出一个电极g，称为栅极，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极d。
它们分别与三极管的基极b、发射极e和集电极c相对应。
夹在两个P+N结中间的N区是电流的通道，称为导电沟道（简称沟道）。
这种结构的管子称为N沟道结型场效应管，如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟道的结型场效应管。
图给出了这种管子的结构示意图和它在电路中的代表符号。
2、工作原理N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，现以N沟道结型场效应管为例，分析其工作原理。
在栅-源极间加一负电压(v GS＜0)，使栅-源极间的P+N结反偏，栅极电流i G≈0，场效应管呈现很高的输入电阻(高达108 左右)。
在漏-源极间加一正电压(v DS＞0)，使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动，形成漏极电流i D。
i D的大小主要受栅-源电压v GS控制，同时也受漏-源电压v DS的影响。
因此，讨论场效应管的工作原理就是讨论栅-源电压v GS对沟道电阻及漏极电流i D的控制作用，以及漏-源电压v DS对漏极电流i D的影响。
(1)．v GS对沟道电阻及i D的控制作用由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大,当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断，耗尽层中没有载流子，因此这时漏-源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D 也将为零。
这时的栅-源电压称为夹断电压，用V P表示。
(2) v DS对i D的影响在v DS较小时，它对i D的影响应从两个角度来分析：一方面v DS增加时，沟道的电场强度增大，i D随着增加；另一方面，随着v DS的增加，沟道的不均匀性增大，即沟道电阻增加，i D应该下降，但是在v DS较小时，沟道的不均匀性不明显，在漏极附近的区域内沟道仍然较宽，即v DS对沟道电阻影响不大，故i D随v DS 增加而几乎呈线性地增加。
随着v DS的进一步增加，靠近漏极一端的P+N结上承受的反向电压增大，这里的耗尽层相应变宽，沟道电阻相应增加，i D随v DS上升的速度趋缓。
当v DS增加到v DS=v GS-V P，即v GD=v GS -v DS=V P(夹断电压)时，漏极附近的耗尽层即在A点处合拢，如图所示，这种状态称为预夹断。
与前面讲过的整个沟道全被夹断不同，预夹断后，漏极电流i D≠0。
因为这时沟道仍然存在，沟道内的电场仍能使多数载流子(电子)作漂移运动，并被强电场拉向漏极。
若v DS继续增加，使v DS＞v GS－V P,即v GD＜V P时，耗尽层合拢部分会有增加，即自A点向源极方向延伸，如图，夹断区的电阻越来越大，但漏极电流i D却基本上趋于饱和，i D 不随v DS的增加而增加。
因为这时夹断区电阻很大，v DS的增加量主要降落在夹断区电阻上，沟道电场强度增加不多，因而i D基本不变。
但当v DS增加到大于某一极限值(用V(BR)DS表示)后，漏极一端P+N结上反向电压将使P+N结发生雪崩击穿，i D会急剧增加，正常工作时v DS不能超过V(BR)DS。
从结型场效应管正常工作时的原理可知：①结型场效应管栅极与沟道之间的P+N结是反向偏置的，因此，栅极电流i G≈0，输入阻抗很高。
②漏极电流受栅-源电压v GS控制，所以场效应管是电压控制电流器件。
③预夹断前，即v DS较小时，i D与v DS间基本呈线性关系；预夹断后，i D趋于饱和。
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。
4.1.2 JFET的特性曲线及参数由于结型场效应管的栅极输入电流i G≈0，因此很少应用输入特性曲线，常用的特性曲线有输出特性曲线和转移特性曲线。
1．输出特性曲线输出特性曲线用来描述v GS取一定值时，电流i D和电压v DS间的关系，即它反映了漏-源电压v DS对i D的影响。
由此图可见，结型场效应管的工作状态可划分为四个区域。
(1) 可变电阻区它表示v DS较小、管子预夹断前，电压v DS与漏极电流i D间的关系。
在此区域内有V P＜v GS≤0，v DS＜v GS－V P。
当v GS一定，v DS较小时，v DS对沟道影响不大，沟道电阻基本不变，i D与v DS之间基本呈线性关系。
若| v GS |增加，则沟道电阻增大，输出特性曲线斜率减小。
所以，在v DS较小时，源-漏极间可以看作是一个受v GS控制的可变电阻，故称这一区域为可变电阻区。
这一特点常使结型场效应管被作为压控电阻而广泛应用。
(2) 饱和区(也称恒流区)当V P＜v GS≤0且v DS≥v GS－V P时，N沟道结型场效应管进入饱和区，即图中特性曲线近似水平的部分。
它表示管子预夹断后，电压v DS与漏极电流i D间的关系。
饱和区的特点是i D几乎不随v DS的变化而变化，i D已趋于饱和，但它受v GS的控制。
增加，沟道电阻增加，i D减小。
场效应管作线性放大器件用时，就工作在饱和区。
预夹断点随v GS改变而变化，v GS愈负，预夹断时的v DS越小。
(3) 击穿区管子预夹断后，若v DS继续增大，当栅-漏极间P+N结上的反偏电压v GD增大到使P+N结发生击穿时，i D将急剧上升，特性曲线进入击穿区。
管子被击穿后再不能正常工作。
(4) 截止区(又称夹断区)当栅-源电压≥时，沟道全部被夹断，i D≈0，这时场效应管处于截止状态。
截止区处于输出特性曲线图的横座标轴附近。
2. 转移特性曲线转移特性曲线用来描述v DS取一定值时，i D与v GS间的关系的曲线，即它反映了栅-源电压v GS对i D的控制作用。
由于转移特性和输出特性都是用来描述v GS、v DS及i D间的关系的，所以转移特性曲线可以根据输出特性曲线绘出。
作法如下：在图1所示的输出特性中作一条v DS=10V的垂线，将此垂线与各条输出特性曲线的交点所对应的i D、v GS的值转移到i D-v GS直角坐标系中，即可得到转移特性曲线，如图所示。
改变v DS的大小，可得到一族转移特性曲线，当v DS≥（图中为v DS≥5V）后，不同v DS下的转移特性曲线几乎重合，这是因为在饱和区内i D几乎不随v DS而变。
因此可用一条转移特性曲线来表示饱和区中i D与v GS的关系。
在饱和区内i D可近似地表示为(V P＜v GS≤0)式中I DSS为v GS=0，v DS≥ 时的漏极电流，称为饱和漏极电流。
3、主要参数：1. 夹断电压V P当v DS为某一固定值(例如10V)，使i D等于某一微小电流(例如50mA)时，栅-源极间所加的电压即夹断电压。
2. 饱和漏极电流I DSS在v GS=0的条件下，场效应管发生预夹断时的漏极电流。
I DSS是结型场效管管子所能输出的最大电流。
3. 直流输入电阻R GS它是在漏-源极间短路的条件下，栅-源极间加一定电压时，栅-源极间的直流电阻。
4. 低频跨导g m当v DS为常数时，漏极电流的微小变化量与栅-源电压v GS的微小变化量之比为跨导，即g m反映了栅-源电压对漏极电流的控制能力，是表征场效应管放大能力的一个重要参数。
单位为西门子(s)，有时也用ms或μs表示。
需要指出的是，g m与管子的工作电流有关，i D越大，g m就越大。
在放大电路中，场效应管工作在饱和区(恒流区)，g m可由式和求得，即5. 输出电阻r d当v GS为常数时，漏-源电压的微小变化量与漏极电流i D的微小变化量之比为输出电阻r d，即r d反映了漏-源电压v DS对i D的影响。
在饱和区内，i D几乎不随v DS而变化，因此，r d数值很大，一般为几十千欧 几百千欧。
6. 极间电容C gs、C gd、C dsC gs是栅-源极间存在的电容，C gd是栅-漏极间存在的电容。
它们的大小一般为1~3pF，而漏-源极间的电容C ds约为0.1~1pF。
在低频情况下，极间电容的影响可以忽略，但在高频应用时，极间电容的影响必须考虑。
7. 最大漏-源电压V(BR)DS指管子沟道发生雪崩击穿引起i D急剧上升时的v DS值。
V(BR)DS的大小与v GS 有关，对N沟道而言，|v GS|的值越大，则V(BR)DS越小。
8. 最大栅-源电压V(BR)GS指栅-源极间的PN结发生反向击穿时的v GS值，这时栅极电流由零而急剧上升。
9. 漏极最大耗散功率P DM漏极耗散功率P D(=v DS i D)变为热能使管子的温度升高，为了限制管子的温度，就需要限制管子的耗散功率不能超过P DM。
P DM的大小与环境温度有关。
除了以上参数外，结型场效应管还有噪声系数，高频参数等其他参数。
结型场效应管的噪声系数很小，可达1.5dB以下。
作业：4.3.1；4.3.44．3金属-氧化物-半导体场效应管概述结型场效应管的输入电阻虽然可达106～109Ω，但在高温时，反偏电阻的阻值明显下降。
结型场效应管（MOSFET）的栅极与半导体之间隔有二氧化硅（SiO2）绝缘介质，它的输入电阻可高达1015Ω。
制造工艺简单，适于制造大规模及超大规模集成电路。
4．3．1N沟道增强型MOS管1、结构和符号N沟道增强型MOS管它的栅极与其它电极间是绝缘的。
下图分别是它的结构示意图和代表符号。
代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。
P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反，在MOS管也有N沟道和P沟道之分，而且每一类又分为增强型和耗尽型两种，二者的区别是增强型MOS管在栅-源电压v GS=0时，漏-源极之间没有导电沟道存在，即使加上电压v DS（在一定的数值范围内），也没有漏极电流产生（i D=0）。
而耗尽型MOS管在v GS=0时，漏-源极间就有导电沟道存在。
2、N沟道增强型MOS管的工作原理（1）、v GS对i D及沟道的控制作用MOS管的源极和衬底通常是接在一起的，增强型MOS管的漏极d和源极s 之间有两个背靠背的PN结。
模电(第四版)习地的题目解答
实用标准文档第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √)(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
( √)(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R大的特点。
( √)GS(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的U大于零，则其输入电阻会明显变小。
( ×)GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D=0.7V。
图T1.3解：U O1=1.3V, U O2=0V, U O3=-1.3V, U O4=2V, U O5=1.3V, U O6=-2V。
四、已知稳压管的稳压值U Z=6V，稳定电流的最小值I Zmin=5mA。
求图Tl.4所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
(a) (b)图T1.4解：左图中稳压管工作在击穿状态，故U O1=6V。
右图中稳压管没有击穿，故U O2=5V 。
五、电路如图T1.5所示，V CC =15V ，β=100，U BE =0.7V 。
试问：(1)R b =50k Ω时，U o=? (2)若T 临界饱和，则R b =?解：(1)26BB BEB bV U I A R μ-==，2.6C B I I mA β==,2O CC C c U V I R V =-=。
模电第一章期末知识点总结
模拟电子技术基础复习要点一、常用半导体器件1.半导体二极管（1）掌握二极管具有单向导电的特性。
用电位的方法来判断二极管是否导通，即，哪个二极管的阳极电位最高，或哪个二极管的阴极电位最低，哪个二极管就优先导通。
（2）注意：理想二极管导通之后相当短路，截止后相当开路。
（3）掌握二极管的动态电阻小，静态电阻大的概念（直流通路恒压源，交流通路小电阻）。
交流的时候把二极管当成一个交流的小电阻，用静态工作点和公式求二极管的电阻值（4）熟悉二极管的应用（开关、钳位、隔离、保护、整流、限幅）作业：1.32. 半导体稳压管（1）掌握稳压管工作在反向击穿区的特点只要不超过稳压管的最大功率，电流越大越好（2）掌握稳压管与一电阻串联时，在电路中起的稳压作用。
（3）掌握稳压管的动态电阻小，静态电阻大的概念。
（3）熟悉稳压管的应用（稳压、限幅）作业：1.5 , 1.63. 晶体三极管（1）熟悉晶体管的电流放大原理（重点掌握Ic=βIb ）（2）掌握NPN 型三极管的输出特性曲线。
晶体管有三个级，必然就有BE 间的输入，CE 间的输出，所以有两组特性曲线。
iB 和Ube 之间的关系，但是保证Uce 是一个恒定值iC 和Uce 之间的关系，保证Ib 是一个恒定值关于NPN 型管子：管子处于何种状态要根据电压之间的关系来确定。
主要是饱和区和截止区之间的区别（3）掌握三极管的放大、饱和与截止条件。
（4）理解CEO CBO I I 和的定义及其对晶体管集电极电流的影响。
作业：1.9，1.12 ，共射交流放大倍数β，共基交流放大倍数α≈14. 场效应管（1）能够从转移特性曲线和输出特性曲线识别场效应管类型。
（2）掌握结型场效应管(N沟道)的转移特性和输出特性的意义。
（3）掌握绝缘栅N沟道增强型MOS的转移特性和输出特性的意义。
（4）掌握电流方程，1.4.4 式和1.4.5式作业：1.14结型场效应MOS。
模电（第四版）习题解答
模电（第四版）习题解答第 1 章常⽤半导体器件⾃测题、判断下列说法是否正确，⽤“× ”和“√”表⽰判断结果填⼊空内。
(1) 在N 型半导体中如果掺⼊⾜够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2) 因为N 型半导体的多⼦是⾃由电⼦，所以它带负电。
( × )(3) PN 结在⽆光照、⽆外加电压时，结电流为零。
( √ )(4) 处于放⼤状态的晶体管，集电极电流是多⼦漂移运动形成的。
( × )(5) 结型场效应管外加的栅⼀源电压应使栅⼀源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其(6) 若耗尽型N 沟道MOS 管的⼤于零，则其输⼊电阻会明显变⼩。
( × ) 、选择正确答案填⼊空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A. 变窄B. 基本不变C.变宽(2) 稳压管的稳压区是其⼯作在 C 。
A. 正向导通B.反向截⽌C.反向击穿(3) 当晶体管⼯作在放⼤区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A. 前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V 时，能够⼯作在恒流区的场效应管有 A 、 C 。
A. 结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管四、伏。
、写出图Tl.3 所⽰各电路的输出电压值，设⼆极管导通电压U D= 0.7V。
图T1.3解：U O1= 1.3V, U O2= 0V, U O3=-1.3V, U O4=2V, U O5= 1.3V, U O6= -2V。
已知稳压管的稳压值U Z= 6V，稳定电流的最⼩值I Zmin=5mA。
求图Tl.4 所⽰电路中U O1 和U O2各为多少(a) (b)T1.4解：左图中稳压管⼯作在击穿状态，右图中稳压管没有击穿，故故U O2=5V。
U O1=6V。
五、电路如图T1.5 所⽰，V CC=15V，试问：(1)R b=50k 时，Uo=?(2)若T 临界饱和，则R b=?解：(1)= 100，U BE=0.7V。
模电课后习题 (4)
习题八8.1选择正确的答案填入空内。
（1）场效应管的漏极电流是由( )的漂移运动形成的。
A.少子 B.多子 C.两种载流子 （2）场效应管是一种( )控制型的电子器件。
A.电流 B.光 C.电压（3）场效应管是利用外加电压产生的( )来控制漏极电流的大小的。
A.电流 B.电场 C.电压 （4）与双极型晶体管比较，场效应管( )。
A.输入电阻小B.制作工艺复杂C.放大能力弱(5)当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为3mA 时，它的低频跨导将( )。
A.增大 B.减小 C.不变(6)某场效应管的转移特性如由题8.1图所示，则该管是( )场效应管 。
A.增强型NMOS B.耗尽型NMOS C.耗尽型PMOS(7)当耗尽型场效应管工作于放大区时， 场效应管I D 的数学表达式为( )。
A.GSv D SS D eI i = B.2)(D S G S D SS D v v I i -= C.2)()1(off GS GS DSS D v v I i -=（8）当栅源电压V GS ＝0V 时，能够工作在恒流区的场效应管有( )。
A. 结型管 B. 增强型MOS 管 C. 耗尽型MOS 管答案（1）B （2）C （3）B （4）C (5) A (6) B (7) C （8）A C8.2 已知场效应管的输出特性曲线如题8.2图(a)所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。
题8.2图v DS /Vi D /mAi D /mAv GS /V (a) 输出特性曲线 (b) 转移特性曲线题8.1图P v GS /V解：在场效应管输出特性曲线的恒流区作横坐标的垂线，如题８.2图(a)所示，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及V GS 值，建立i D ＝f （v GS ）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如题８.2图(b)所示。
8.3在题8.3图所示电路中，已知场效应管的V P =－5V ；问在下列三种情况下，管子分别工作在哪个状态？（1）v GS =－8V ，v DS =4V （2）v GS =－3V ，v DS =4V （3）v GS =－3V ，v DS =1V8.4测得某放大电路中三个MOS 管的三个电极的电位及其开启电压如题8.4表所示。
模电-第五章-场效应管
DD SS
Dd
见例5.2.2和例5.2.3
例5.2.3如图已知NMOS管参 数： VT=1V,Kn=160µA/V2, VT=1V,Kn=160µA/V2,VDD=VSS =5V,IDQ=0.25mA,VDQ=2.5V,试 求电路参数。
图5.2.3
2020/2/24
解：首先假设管工作于饱和 区，运用下式
§5·2 场效应管放大电路
一、直流偏置电路及静态分析
1、直流偏置电路
（1）简单的共源放大电路
（N沟道增强型MOS管）
VGS
Rg2 Rg1 Rg2
VDD
假设管的开启电压
为VT ，NMOS管工 作于饱和区，则
Cb1
+
U·-i
ID Kn VGSVT 2
V V I R DS 2020/2/24
s
g
d
N+
N+
P 型衬底
B
2020/2/24
源区、衬底和 漏区形成两个 背靠背的PN结， 无论VDS的极性 如何，其中总 有一个PN结是 反偏的。因此 漏源之间的电 阻很大，即没 有导电沟道，
iD＝0。
2、工作原理（N沟道增强型）
（2）、VDS=0， VGS 对导电 沟道的影响
VGG
在漏源电
压作用下
3、小信号模型分析
如果输入信号很小，场效应管工作在饱和区时， 和BJT一样，将场效应管也看作一个双口网络， 对N沟道增强型场效应管，可近似看成iD不随 VDS变化，则由5.1.6式得
iD K nv G V S T2 K nV G S v g Q s V T2 K nV G S V T Q v g2 s
模电课件14第四章 场效应管习题
IDSS
0
uDS
填空题 1、FET管在输出特性上可分为 可变电阻 )区、 管在输出特性上可分为( 、 管在输出特性上可分为 区 ( 恒流 )区、 ( 截止 )区、 ( 击穿 )区、四个区域。 区 区 区 四个区域。 2、FET管从结构上可分为 结型 ) 、 ( 绝缘栅型 ) 、 管从结构上可分为( 管从结构上可分为 两大类。 两大类。 3、FET放大器中，其输入电阻 很大 ) 故电流 G≈ 、 放大器中， 故电流I 放大器中 其输入电阻( ( 0 )两大类。 两大类。 两大类 4、FET放大器有 共源 ) 、 ( 共漏 ) 、 ( 共栅 )三 放大器有( 、 放大器有 三 种组态。 种组态。 5、FET共漏电路通常称为 源极输出器 )它和双 共漏电路通常称为 、 共漏电路通常称为( 它和双 极型晶体管BJT的共集电路具有相似的特点，即Ri 的共集电路具有相似的特点， 极型晶体管 的共集电路具有相似的特点 ( 很大 ) 、 Ro ( 很小 ) 、 Au ( ≤1 ) 且输入输 出电压的相位 ( 相同 ) 。
ห้องสมุดไป่ตู้
选择题 1、测得某FET管的输出特性如图，则判断此管为 、测得某 管的输出特性如图， 管的输出特性如图 (1)、N沟道结型 、 沟道结型 沟道结型FET管 管 (2)、P沟道结型 、 沟道结型 沟道结型FET管 管 (3)、N沟道耗尽型 、 沟道耗尽型 沟道耗尽型MOS管 管 (4)、P沟道耗尽型 (4)、P沟道耗尽型MOS管 沟道耗尽型MOS管 (5)、N沟道增强型 、 沟道增强型 沟道增强型MOS管 管 (6)、P沟道增强型 、 沟道增强型 沟道增强型MOS管 管 iD 预夹断曲线
模电课件 14 场效应管
学习目标 1.熟悉场效应管的结构、分类 2.了解场效应管的的工作原理、主要参数和应用
学习重点
1. 绝缘栅型场效应管的结构特点 2. 绝缘栅型场效应管的特性曲线
§1.4 场效应管
场效应管（FET）是利用输入回路的电场效应来 控制输出回路电流的一种半导体器件，由于它仅靠一 种载流子导电，又称单极型晶体管。
符号
（2）工作原理 ①当加uDS时，若 uGS＝0
两个PN结背靠背，不存在导电沟道，即iD＝0；
2020/1/12
模电课件
②uDS＝0，uGS>0
uGS排斥SiO2附近的空穴，剩 下不能移动的离子，形成耗尽 层；
uDSuGSS源自GDN+
N+
P型衬底
随着uGS增大， 衬底的自由电子吸引到耗尽层与绝缘层之间，形成一个 N型薄层，即反型层，也是d－s之间的导电沟道；
较大
不受静电影响
几兆欧以上 漏极与源极可以互换 使用
较小
易受静电影响
2020/1/12
模电课件
参考资料：
晶体管噪声
在晶体管内，载流子的不规则运动引起不规则变化的电流起伏，因而产生不规 则变化的电压起伏，这种不规则变化的电流和电压形成晶体管的噪声。晶体管噪声 是晶体管的重要参数。
晶体管按工作原理可分为两大类，一类是双极型晶体管；另一类是单极型晶体 管,即场效应晶体管（FET）。
输出特性曲线
uDS(V)
总结：N沟道增强型
2020/1/12
导电沟道是N型，所以衬底是P型。
增强型：uGS 0,没沟道， 要 产 生 沟 道 ， 必 须 加 足够 高uGS
iD 三段：表uGS 0, 沟道没，
模电第四章答案
第四章 习题解答4-1 如题4-1图所示MOSFET 转移特性曲线，说明各属于何种沟道？若是增强型，开启电压等于多少？若是耗尽型，夹断电压等于多少？ 答：（a ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th GS 2-=（b ）P-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或统称为开启电压()V V th GS 2)= （c ）P-EMOSFET ，开启电压()V V th GS 4-=（d ）N-DMOSFET ，夹断电压()Off GS V （或也称为开启电压()V V th GS 4)-= 4-2 4个FET 的转移特性分别如题4-2图(a)、(b)、(c)、(d)所示。
设漏极电流i D的实际方向为正，试问它们各属于哪些类型的FET ？分别指出i D 的实际方向是流进还是流出？答：（a ）P-JFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。
（b ）N-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。
（c ）P-DMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流出。
（d ）N-EMOSFET ，D i 的实际方向为从漏极流进。
4-3 已知N 沟道EMOSFET 的μn C ox =100μA/V 2，V GS(th)=0.8V ，W/L=10，求下列情况下的漏极电流：（a ）V GS =5V ，V DS =1V ； （b ）V GS =2V ，V DS =1.2V ； （c ）V GS =5V ，V DS =0.2V ； （d ）V GS =V DS =5V 。
解：已知N-EMOSFET 的()108.0,/1002===LWth GS ox n VV V A C μμ（a ）当V V V V DS GS 1,5==时，MOSFET 处于非饱和状态()()th GS GS DS V V V -<()()[]()[]mAV V V VI V mA th GS GSLWC D DS DS x o n 7.3118.052101.02221222=-⨯-⨯⨯=--=μ（b ）当V V V V DS GS 2.1,2==时，()DS th GS GS V V V V ==-2.1，MOSFET 处于临界饱和()()()()mA V V C I V mA th GS GS L W ox n D 72.08.02101.02221221=-⨯⨯⨯=-⋅=μ （c ）当V V V V DS GS 2.0,5==时，()DS th GS GS V V V V >=-2.4，MOSFET 处于非饱和状态()()()[]()[]mA V V V V C I V mA DS DS th GS GS L W ox n D 82.02.02.08.052101.022212212=-⨯-⨯⨯=--=μ（d ）当V V V DS GS 5==时，()th GS GS DS V V V ->，MOSFET 处于饱和状态 ()()()()mA V V C I V mA th GS GS L W ox n D 82.88.05101.02212212=-⨯⨯⨯=-⋅=μ 4-4 N 沟道EMOSFET 的V GS(th)=1V ，μn C ox （W/L ）=0.05mA/V 2，V GS =3V 。
模电课件场效应管
智能化的需求将推动场效应管 与微处理器、传感器等其他器 件的集成，实现系统级封装。
对未来的展望
场效应管在未来将继续在电子设备中 发挥重要作用，特别是在通信、计算 机、消费电子等领域。
未来场效应管的发展将更加注重环保 和可持续发展，采用更加节能、环保 的材料和工艺，降低生产成本，推动 产业可持续发展。
当前市场上的场效应管产品种类繁多，性能稳定可靠，能够满足不同领域的需求。
随着技术的不断进步，场效应管的性能指标也在逐步提高，如开关速度、工作频率 等。
未来发展趋势
随着电子设备小型化、轻量化 的发展趋势，场效应管也将继 续朝着微型化、集成化的方向 发展。
新型材料和工艺的应用将为场 效应管的发展带来新的机遇和 挑战，如碳纳米管、二维材料 等。
随着技术的不断创新和市场需求的不 断变化，场效应管的应用领域也将不 断拓展。
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噪声特性
总结词
描述了场效应管在工作时产生的噪声 水平。
详细描述
噪声特性是指场效应管在工作时，由 于内部电子运动的随机性而产生的噪 声。噪声的大小对信号的传输质量有 重要影响。
05
场效应管的选用与注意事项
选用原则
根据电路需求选择合适的场效应管类型
根据电路的电压、电流和频率要求，选择合适的场效应管类型，如N沟道、P沟道等。
功率放大器
将场效应管作为功率放大 元件，用于音频、视频等 信号的功率放大。
跨导放大器
利用场效应管的跨导特性， 将输入的电压信号转换为 电流信号，用于信号的线 性放大。
在振荡器中的应用
负阻振荡器
利用场效应管的负阻特性， 与电容、电感等元件一起 构成振荡电路，产生振荡 信号。
模电知识整理
模电知识整理第零章 导言第一章 常用半导体器件1.1 半导体基础知识1.1.1 本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体1.1.1.1 半导体物质的导电性能决定于原子结构。
导体一般为低价元素。
绝缘体一般为高价元素（如惰性气体）。
常用半导体材料硅锗均为四价元素。
1.1.1.2 本征半导体的晶体结构晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。
本征半导体中的电子通过共价键互联。
1.1.1.3 本征半导体中的两种载流子常温下，极少数价电子由于热运动（热激发）获得足够的能量，挣脱共价键的束缚成为自由电子，带负电。
自由电子脱离轨道束缚，原处留下空位置，称为空穴，带正电。
自由电子与空穴成对出现，数目相等。
在本征半导体外加电场，则自由电子将产生定向移动，形成电子电流；空穴将被价电子按一定方向依次填补，即空穴也产生定向移动，形成空穴电流。
二者运动方向相反。
半导体中电流为自由电子与空穴电流之和。
运载电荷的粒子称为载流子。
导体的载流子仅有自由电子一种；本征半导体的载流子有自由电子和空穴两种。
1.1.1.4本征半导体中载流子的浓度本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴对的现象。
复合：自由电子填补空穴的现象。
动态平衡：本征激发产生的自由电子与空穴数目相等。
在一定温度下，本征半导体中载流子的浓度是一定的，且自由电子与空穴浓度相等。
环境温度升高时，载流子浓度升高，导电性增强。
3-3221,,()GOE kT i i i i n p K T e n p cm -==分别表示自由电子与空穴的浓度本征半导体的导电性能很差，且与环境温度密切相关。
可用于制作热敏、光敏器件，但也会造成半导体器件温度稳定性差。
1.1.2杂质半导体通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素得到的半导体。
1.1.2.1 N 型半导体在纯净的硅晶体中掺入五价元素。
杂质原子外层有五个价电子，因此除了参与构成共价键的价电子，还多出一个电子，这个电子只需要很少的能量就可以挣脱束缚，成为自由电子。