场效应管组成的电流源
场效应管用法
场效应管用法
以下是 8 条关于场效应管用法的内容：
1. 嘿，你知道场效应管能当开关用吗？就像我们家里的电灯开关一样，轻轻一按，灯就亮或灭。
比如说在一个电机控制电路里，场效应管就能精准地控制电机的启动和停止呢，是不是很神奇呀！
2. 哇塞，场效应管还能用来放大信号哦！这就好比把一个小小的声音变大好多倍。
像在音响系统中，场效应管就能让我们听到更清晰、更响亮的声音，这可太棒啦！
3. 嘿呀，场效应管做电流源那也是杠杠的！可以想象成它是一个稳定的水源，源源不断地提供特定大小的电流呢。
在一些需要稳定电流的电路里，它的作用可大了，你说厉害不厉害？
4. 天哪，场效应管能实现阻抗变换呢！这不就像一个神奇的转换器，把一种阻抗变成另一种。
比如在一些信号传输的场合，它就能很好地完成这个任务，简直妙不可言啊！
5. 你看哦，场效应管还能用来做电压控制呢！就好像你通过遥控来控制电视音量一样。
在一些自动控制的系统里，用它来控制电压，那效果可太好啦，真让人惊叹不已呢！
6. 哎呦喂，场效应管做恒流源也很在行呀！想象一下，它就像个坚定的卫士，始终保持电流不变呢。
在一些对电流稳定性要求高的地方，它可发挥大作用啦，是不是很牛？
7. 嘿哟，场效应管在模拟电路里可重要啦！它就像一个出色的演员，在各种场景里都能大放异彩。
你能在好多复杂的电路里发现它的身影，这多了不起呀！
8. 哇哦，场效应管能用来做逻辑门呢！就和我们玩的逻辑游戏一样有趣。
在数字电路中，它可是重要的组成部分，这真的太有意思啦！
我的观点结论就是：场效应管的用法真的超多，而且都超级实用，每种用法都有其独特的魅力和价值！。
场效应管
一、复习引入三极管是电流控制型器件，使用时信号源必须提供一定的电流，因此输入电阻较低，一般在几百～几千欧左右。
场效应管是一种由输入电压控制其输出电流大小的半导体器件，所以是电压控制型器件；使用时不需要信号源提供电流，因此输入电阻很高（最高可达1015Ω），这是场效应最突出的优点；此外，还具有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗低优点，因此得到了广泛的应用。
按结构的不同，场效应管可分为绝缘栅型场效管（IGFET）和结型场效应管（JFET）两大类，它们都只有一种载流子（多数载流子）参与导电，故又称为单极型三极管。
二、新授（一）N沟道增强型绝缘栅场效应管MOSFET1．结构和符号图1（a）是N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构示意图，它以一块掺杂浓度较低的P型硅片作为衬底，利用扩散工艺在P型衬底上面的左右两侧制成两个高掺杂的N 区，并用金属铝在两个N区分别引出电极，分别作为源极s和漏极d ；然后在P型硅片表面覆盖一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，在漏源极之间的绝缘层上再喷一层金属铝作为栅极g，另外在衬底引出衬底引线B（它通常在管内与源极s相连接）。
可见这种管子的栅极与源极、漏极是绝缘的，故称绝缘栅场效应管。
这种管子由金属、氧化物和半导体制成，故称为MOSFET，简称MOS管。
不难理解，P沟道增强型MOS管是在抵掺杂的N型硅片的衬底上扩散两个高掺杂的P区而制成。
（a）N沟道结构示意图（b） N沟道符号（c）P沟道符号图1 N沟道增强型MOS管的结构与符号图1 (b)、(c)分别为N沟道、P沟道增强型MOS管的电路符号。
2．工作原理与特性曲线以N沟道增强型MOS管为例讨论其工作原理。
（1）工作原理工作时，N沟道增强型MOS管的栅源电压u GS和漏源电压u DS均为正向电压。
当u GS=0时，漏极与源极之间无导电沟道，是两个背靠的PN结，故即使加上u DS，也无漏极电流，i D=0，如图2(a)当u GS>0且u DS较小时，在u GS作用下，在栅极下面的二氧化硅层中产生了指向P型衬底，且垂直于衬底的电场，这个电场排斥靠近二氧化硅层的P型衬底中的空穴（多子），同时吸引P型衬底中的电子（少子）向二氧化硅层方向运动。
场效应管
D (mA) 可变电阻区
i
uGS= 0V uGS = -1V uGS = -2V uGS= -3V
u
DS
时,iD 是 vDS 的线性函数，
管子的漏源间呈现为线
性电阻，且其阻值受 vGS
控制。 （2）管压降vDS 很小。
沟道未 夹断
用途：做压控线性电阻和无触点的、闭合状态
的电子开关。
gm
VDS
2、 极间电容： Cgs和Cgd约为1~3pF，和 Cds约为
0.1~1pF。高频应用时，应考虑极间电容的影响。
vDS 3、 输出电阻rd：rd iD
三、极限参数
VGS
1、 最大漏极电流IDM：管子正常工作时漏极电流 的上限值。
2、 最大耗散功率 PDM ：决定于管子允许的温升。
3、当vGD< VGS(off)时，vGS对iD的控制作用
当vGD = vGS - vDS <VGS(off) 时，即vDS > vGS VGS(off) > 0，导电沟道夹断， iD 不随vDS 变化 ； 但vGS 越小，即|vGS| 越大，沟道电阻越大，对同 样的vDS ， iD 的值越小。所以，此时可以通过改变
③ 场效应管的输入电阻远大于晶体管的输入电
阻，其温度稳定性好、抗辐射能力强、噪声系数小，
但易受静电影响。
④ 场效应管的漏极和源极可以互换，而互换后 特性变化不大；晶体管的集电极和发射极互换后特 性相差很大，只有在特殊情况下才互换使用。但要 注意的是，场效应管的某些产品在出厂时，已将衬 底和源极连接在一起，此时，漏极和源极不可以互 换使用。
JFET 结型
9.2 结型场效应管
一、结型场效应管的结构
场效应管
MOS管分为四种类型：N沟道耗尽型管、N沟道增强型管、P沟道耗尽型管和 P沟道增强型管。
MOS管的特点
输入阻抗高、栅源电压可正可负、耐高温、易 集成。
N沟道增强型绝缘栅场效应管 （1）结构与符号 增强型的特点
1. 工作原理
绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制“感应电荷”
的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的
一、结型场效应管(JFET)
1 结构与工作原理 （1）构成 结型场效应管又有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道结型场效应管的结构示意图
结型场效应管的符号
(a)N沟道管
(b) P沟道管
（2）工作原理 N· JFET的结构及符号
在同一块N型半导体上制作两 个高掺杂的P区，并将它们连 接在一起，引出的电极称为栅 极G，N型半导体的两端引出 两个电极，一个称为漏极D， 一个称为源极S。P区与N区交 界面形成耗尽层，漏极和源极 间的非耗尽层区域称为导电沟 道。
直流输入电阻 RGS ：其等于栅源电压与栅极电流之比，结型管的 RGS 大于10^7 欧，而MOS管的大于10^9欧。
二、交流参数
1. 低频跨导 gm 用以描述栅源之间的电压 UGS 对漏极电流 ID 的控 制作用。 ΔI D gm ΔU GS U DS 常数 单位：ID 毫安(mA)；UGS 伏(V)；gm 毫西门子(mS)
绝缘栅
B端为衬底，与源极短接在一起。
N沟道耗尽型MOS管的结构与符号
（2）N沟道的形成 N沟道的形成与外电场对N沟道的影响 控制原理分四种情况讨论：
① uGS 0时，来源于外电场UGS正极的正电荷使SiO2中原有的正电荷数目增加， 由于静电感应，N沟道中的电子随之作同等数量的增加，沟道变宽，沟道电阻减 小，漏电流成指数规律的增加。
场效应管(建议看)
0V –1V –2V uGS = – 3 V
uDS
IDSS
可 变 电 阻 区
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
恒 流 区
击 穿 区
i D gm U GS
夹断电压
夹断区（截止区）
夹断电压为负
∴栅源电压越负，电流iD越小。
①夹断区： i D 0 UGS<UGS(off) ②可变电阻区(预夹断轨迹左边区域）：
之间的函数关系，即
iD f (uGS ) |U DS 常数
N沟道结型场效应管UGS=0时，存在导电沟道，电流最大；
栅源之间加负向电压UGS＜0直至沟道消失，电流为零。
UGS=0V -1V -2V -3V 夹断电压
U GS ( off ) 0
栅源电压越负，电流越小 恒流区条件：
U GS U GS (off )
3、特性曲线与电流方程
转移特性 输出特性曲线
N沟道增强型MOS管在UGS=0时，无导电沟道，电流为零。
UGS加正向电压至开启电压后，电流随UGS的增大而增大。
VDS 为正的
6V 5V 4V 3V 开启电压
U GS ( th ) 0
栅源电压越正，电流越大 恒流区条件：
U GS U GS (th )
增强型N沟道
耗尽型N沟道
增强型P沟道 耗尽型P沟道
说明：
1、栅极用短线和沟道隔开，表示绝缘栅； 2、箭头：由P区指向N区； 3、虚线：增强型MOS管； 实线：耗尽型MOS管。
二、N沟道增强型MOS管的工作原理
在通常情况下，源极一般都与衬底相连，即UBS=0。 为保证N沟道增强型MOS管正常工作，应保证： ① UGS=0时，漏源之间是两只背向的PN结，不管UDS 极性 如何，其中总有一个PN结反偏，所以不存在导电 沟道。UGS必须大于0（UGS>0）管子才能工作。 ②漏极对源极的电压UDS必须为正值(UDS>0)。这样在漏 极电压作用下，源区电子沿导电沟道行进到漏区，产 生自漏极流向源极的电流。
恒流源工作原理
恒流源工作原理
恒流源是一种电子元件，其主要功能是提供稳定的电流输出。
在许多电路中，需要确保电流始终保持恒定，这就需要借助恒流源来实现。
恒流源的工作原理非常简单，但却非常重要。
恒流源通常由一个电流源和一个电阻组成。
电流源会向电路提供恒定的电流，而电阻则起到限制电流的作用。
当电路中的电阻值发生变化时，恒流源会自动调整输出电压，以确保电流保持恒定。
这种自调节的特性使得恒流源在许多电子设备中得到广泛应用。
在实际电路中，恒流源可以通过不同的方式实现。
其中一种常见的方式是使用场效应管。
场效应管可以根据控制电压的变化来调节电流输出，从而实现恒流源的功能。
另一种方式是使用运算放大器。
运算放大器可以通过负反馈来调节输出电压，使得输出电流保持恒定。
除了上述方法外，还有一种常见的实现恒流源的方式是使用二极管。
二极管在正向工作时具有恒定的电压降，因此可以通过适当连接来实现恒流源的功能。
这种方法简单、成本低廉，因此在许多电子设备中得到广泛应用。
总的来说，恒流源是一种非常重要的电子元件，它可以确保电路中的电流始终保持恒定。
通过不同的实现方式，恒流源可以在各种电子设备中发挥重要作用。
在设计电路时，合理选择恒流源的类型和
参数，可以有效提高电路的稳定性和可靠性。
希望通过本文的介绍，读者对恒流源的工作原理有了更深入的了解。
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，
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0