第四章--场效应管习题答案..

a.大于零增强型NMOS a.大于零只有 a.增强型 o

c.进入饱和区 c.栅源电压有关 4.

5. 6. 7. 8. 9. c.电子

d.漏源电压 d.可变电阻区 d.栅源电压无关 d.空穴 o 二于零 b.小于零管的开启电压。 b.小于零 c.等于零 —场效应管才能采取自偏压电路。 b.耗尽型 c.结型

R G 一般阻值很大，目的

是 d. d. 或大于零或小于零或大于零或小于零

d.增强型和耗尽型分压式电路中的栅极电阻

a.设置合适的静态工作点 c.提高电路的电压放大倍数源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与

a.管子跨导g m

b.源极电阻R S

b.减小栅极电流 d.提高电路的输入电阻有关。

c.管子跨导g m 和源极电阻R S

10.某场效应管的I DSS 为6mA ,

a. P 沟道结型管 c.增强型PMOS 管 e.增强型NMOS 管而|DQ 自漏极流出，大小为 8mA ，则该管是

b. N 沟道结型管耗尽型PMOS 管耗尽型NMOS 管 d. f. 解答： 1.b

2.b

3.b,c

4. a

5.b

6.a

7. b,c

8. d

9.c 10.d 请将管子类型、 w 0,任意）分别填写在表格中。 4-2已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区,

U GS 的极性（>0 , > 0 , <0, V DD i V DD

电源V DD 的极性（+、-）、 R D R D VT VT (a) (b ) V DD R D (c) 题4-2图 R D (d) (e ) ■ V DD G

S |

(f) R D VT

图号项目

(a ) (b) (c) (d) (e) (f) 沟道类型 N P N N P P 增强型或耗

尽型

结型

增强型

耗尽型

增强型

耗尽型

解:

4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。

C i

V DD」V DD

(a) (b)

R D

R GI

V DD

-V DD C

C i

C O

” VT

□R D

R G2q

U i

VT U

R C S

U o

(c )

U cc -V DD

C i

R D

C o

题4-3图

解: R G

R S C S

⑻不能。

VT 是一个N 沟道JFET ,要求偏置电压 U GS 满足U Gs,off

GS >0，因此不能进行正常放大。

（b ）能。

VT 是一个P 沟道JFET ，要求偏置电压 U GS 满足00，只要在0

VT 是一个N 沟道MOSFET ，要求偏置电压 U GS 满足U GS > U Gs,off >0。电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。（d ）不能。

虽然MOSFET 的漏极D 和源极S 可以颠倒使用，但是此时衬底的接法也需要调整。虽然电路中自给偏置电压 U GS >0，也可能满足 U GS > U Gsm >0。但是D 极和衬底B 之间的PN 结正向导通，因此电路不能进行信号放大。（e ）不能

VT 是一个N 沟道增强型 MOSFET ，开启电压U on >0，要求直流偏置电压 U GS > U on ，电路中U GS =0，因此不能进行正常放大。（f ）能。

VT 是一个P 沟道耗尽型 MOSFET ，夹断电压U Gs,off >0，放大时要求偏置电压 U GS 满足 U GS < u Gs,off 。电路中 U GS >0，如果满足 U GS < U Gs,off 就可以正常放大。

4-4电路如题4-4图所示，V DD =24 V ，所用场效应管为 N 沟道耗尽型，其参数l Dss =0.9mA , U Gs,off =-4V ,跨导 g m =1.5mA/V 。电路参数 R Gi =200k Q , R G2=64k Q , R G =1M Q , R D = R S = R L =10k Q 。试求： 1. 静态工作点。 2. 电压放大倍数。

3. 输入电阻和输出电阻。

解：

1. 静态工作点的计算

U GS U G U S R

R G1 R G2V DD 1

D R S

200 64 24 10I D 5?8 10I D

在 U GS,off < U GS < 0 时， U

GS )2 U

GS,of

D I DSS (1

0.9(1 U

GS )2

4 )

+ U o

解上面两个联立方程组，得 I

0.64mA

U GS 漏源电压为 0.62V U DS 2.电压放大倍数 V DD I D R D R S 24 0.64 10 10 11.2V A U 巴 u

3.输入电阻和输出电阻。输入电阻r i g m R D 〃 R L 1.5 10//10 7.5 R G R G1 〃 R G2 1000 200 // 64 1.05M Q

r ds 〃R D R D 10k Q 4-5图所示，V DD =18 V ，所用场效应管为 N 沟道耗尽型，其跨导 g m =2mA/V 。输出电阻r o 4-5电路如题电路参数 R G 1=2.2M Q,R G2=51k Q,R G =10MQ, R S =2 k Q R D =33 k Q 试求: 1.电压放大倍数。 2?若接上负载电阻 R L =100 k Q 求电压放大倍数。 3.输入电阻和输出电阻。

4?定性说明当源极电阻

果有变化，如何变化？ 5.若源极电阻的旁路电容 R S 增大时，电压放大倍数、输入电阻、输出电阻是否发生变化？如 C S 开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几? ￡；+V DD

R G 1

C i

+ U i R G2 R D C o

+ VT

解: 1. 无负载时，电压放大倍数 u o A U - u i g m R D 2 33 66

2. 有负载时，电压放大倍数为 u o A U - u

g m R D // R

L 输入电阻和输出电阻。输入电阻 r i

R G R G 1

// R G2 10

输出电阻r 0 R D 33k

4. N 沟道耗尽型FET 的跨导定义为

R G

R S

C S U o + 题4-5

图

2 33〃 100 50

2.2//0.051

10M Q

场效应管工作原理 1

MOS管的结构和工作原理

在P 型衬底上，制作两个高掺杂浓度的N 型区，形成源极（Source ）和漏极（Drian ）,另外一个是栅极（Gate ）.当Vi=VgsVgs 并且在Vds 较高的情况下,MOS 管工作在恒流区，随着Vi 的升高Id 增大，而Vo 随这下降。常用逻辑电平：TTL 、CMOS 、LVTTL 、LVCMOS 、ECL （Emitter Coupled Logic ）、PECL （Pseudo/Positive Emitter Coupled Logic ）、LVDS （Low Voltage Differential Signaling ）、GTL （Gunning Transceiver Logic ）、BTL （Backplane Transceiver Logic ）、ETL （enhanced transceiver logic ）、GTLP （Gunning Transceiver Logic Plus ）；RS232、RS422、RS485（12V ，5V ， 3.3V ）；TTL 和CMOS 不可以直接互连，由于TTL 是在0.3-3.6V 之间，而CMOS 则是有在12V 的有在5V 的。CMOS 输出接到TTL 是可以直接互连。TTL 接到CMOS 需要在输出端口加一上拉电阻接到5V 或者12V 。 cmos 的高低电平分别为:Vih>=0.7VDD,Vil<=0.3VDD;Voh>=0.9VDD,Vol<=0.1VDD. ttl 的为:Vih>=2.0v,Vil<=0.8v;Voh>=2.4v,Vol<=0.4v. 用cmos 可直接驱动ttl;加上拉电阻后,ttl 可驱动cmos. 1、当TTL 电路驱动COMS 电路时，如果TTL 电路输出的高电平低于COMS 电路的最低高电平（一般为3.5V ），这时就需要在TTL 的输出

功率场效应管原理

功率场效应晶体管(MOSFET)原理功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。

电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}} 1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I D不随漏源电压U DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U CS 一定时，I D随U DS增加呈线性关系变化。（2）转移特性

(完整版)对场效应管工作原理的理解

如何理解场效应管的原理，大多数书籍和文章都讲的晦涩难懂，给初学的人学习造成很大的难度，要深入学习就越感到困难，本人以自己的理解加以解释，希望对初学的人有帮助，即使认识可能不是很正确，但对学习肯定有很大的帮助。场效应管的结构场效应管是电压控制器件，功耗比较低。而三极管是电流控制器件，功耗比较高。但场效应管制作工艺比三极管复杂，不过可以做得很小，到纳米级大小。所以在大规模集成电路小信号处理方面得到广泛的应用。对大电流功率器件处理比较困难，不过目前已经有双场效应管结构增加电流负载能力，也有大功率场管出现，大有取代三极管的趋势。场效应管具有很多比三极管优越的性能。结型场效应管的结构结型场效应管又叫JFET，只有耗尽型。这里以N沟道结型场效应管为例，说明结型场效应管的结构及基本工作原理。图为N沟道结型场效应管的结构示意图。在一块N型硅，材料(沟道)上引出两个电极，分别为源极(S)和漏极(D)。在它的两边各附一小片P型材料并引出一个电极，称为栅极(G)。这样在沟道和栅极间便形成了两个PN结。当栅极开路时，沟道相当于一个电阻，其阻值随型号而不同，一般为数百欧至数千欧。如果在漏极及源极之间加上电压U Ds，就有电流流过，I D将随U DS的增大而增大。如果给管子加上负偏差U GS时，PN结形成空间电荷区，其载流子很少，因而也叫耗尽区(如图a中阴影区所示)。其性能类似于绝缘体，反向偏压越大，耗尽区越宽，沟道电阻就越大，电流减小，甚至完全截止。这样就达到了利用反向偏压所产生的电场来控制N型硅片(沟道)中的电流大小的目的。注：实际上沟道的掺杂浓度非常小，导电能力比较低，所以有几百到几千欧导通电阻。而且是PN结工作在反向偏置的状态。刚开机时，如果负偏置没有加上，此时I D是最大的。特点：1，GS和GD有二极管特性，正向导通，反向电阻很大 2：DS也是导通特性，阻抗比较大 3：GS工作在反向偏置的状态。 4：DS极完全对称，可以反用，即D当做S，S当做D。从以上介绍的情况看，可以把场效应管与一般半导体三极管加以对比，即栅极相当于基极，源极相当于发射极，漏极相当于集电极。如果把硅片做成P型，而栅极做成N型，则成为P沟道结型场效应管。结型场效应管的符号如图b所示。

第四章场效应管习题答案

第四章场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 ) a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 / 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。 a. P 沟道结型管 b. N 沟道结型管 c. 增强型PMOS 管 d. 耗尽型PMOS 管 e. 增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 、 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。 D DD （a ）题4-2图 D DD （b ） D DD （c ）D DD （d ） D DD （e ）D DD （f ）解：

场效应管工作原理

场效应管工作原理 MOS场效应管电源开关电路。这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。 MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP 型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P 型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在

MOS 场效应管的工作原理及特点

MOS 场效应管的工作原理及特点场效应管是只有一种载流子参与导电，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）。 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)场效应管道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底(substrat)，用符号B表示。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（VGS(th) 称为开启电压），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，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。在Vgs=0V时ID=0，只有当Vgs＞Vgs(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(vGS)|VDS=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图。转移特性曲线斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。跨导的定义式如下： gm=△ID/△VGS| (单位mS) 2．Vds对沟道导电能力的控制当Vgs＞Vgs(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压Vds对漏极电流ID的影响。Vds的不同变化对沟道的影响如图所示。根据此图可以有如下关系 VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGS VGD=VGS—VDS 当VDS为0或较小时，相当VGD＞VGS(th)，沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处，沟道达到开启的程度以上，

场效应管工作原理

场效应管工作原理（1）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。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。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109?）、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，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。三、场效应管的参数场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数： 1、I DSS — 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压U GS =0时的漏源电流。 2、U P — 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。 3、U T — 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。 4、g M — 跨导。是表示栅源电压U GS — 对漏极电流I D 的控制能力，即漏极电流I D 变化量与栅源电压U GS 变化量的比值。g M 是衡量场效应管放大能力的重要参数。 5、BU DS — 漏源击穿电压。是指栅源电压U GS 一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BU DS。

第四章场效应管习题部分参考答案

第四章场效应管习题部分参考答案五、已知图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。（1）利用图解法求解Q点； A 、R i和R o。（2）利用等效电路法求解 u 图a 解：（1）在转移特性中作直线u G S＝－i D R S，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q＝1mA，U G S Q＝－2V。如下图所示。在输出特性中作直流负载线u D S＝V D D－i D（R D＋R S），与U G S Q＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，U D S Q≈3V。如解图P2.21（b）所示。

（2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u 六、电路如图所示，已知场效应管的低频跨导为g m ，试写出u A 、R i 和R o 的表达式。解：u A 、R i 和R o 的表达式分别为 D o 213i L D )(R R R R R R R R g A m u =+=-=∥∥ 七、已知电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解电路的Q 点和u A 。解：（1）求Q 点：根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA 因此管压降 U D S Q ＝V D D －I D Q R D ＝5V 。（2）求电压放大倍数： 20V mA 22 D m DO DQ GS(th)m -=-===R g A I I U g u

场效应管工作原理

场效应管工作原理场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。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。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、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，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D

MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类

MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类绝缘型场效应管的栅极与源极、栅极和漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名。又因栅极为金属铝，故又称为MOS管。它的栅极-源极之间的电阻比结型场效应管大得多，可达1010Ω以上，还因为它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时温度简单，而广泛应用于大规模和超大规模集成电路中。与结型场效应管相同，MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种，因此MOS管的四种类型为：N沟道增强型管、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管、P沟道耗尽型管。凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管，凡栅极-源极电压UGS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。 N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。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0VGS(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。随着VGS的继续增加,ID

场效应管工作原理

场效应管工作原理这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor （金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P 沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N 型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P 型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压U GS=0时的漏源电流。 2、UP 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。 4、gM 对漏极电流I D的控制能力，即漏极电流I D变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数。

5、BUDS 最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。 7、IDSM UGS=0时的漏极电流。UP —夹断电压，使ID=0对应的UGS的值。P沟道场效应管的工作原理与N沟道类似。我们不再讨论。下面我们看一下各类绝缘栅场效应管(MOS场效应管)在电路中的符号。§3 场效应管的主要参数场效应管主要参数包括直流参数、交流参数、极限参数三部分。一、直流参数 1、饱合漏极电流IDSSIDSS是耗尽型和结型场效应管的一个重要参数。定义：当栅、源极之间的电压UGS=0，而漏、源极之间的电压UDS大于夹断电压UP时对应的漏极电流。 2、夹断电压UPUP也是耗尽型和结型场效应管的重要参数。定义：当UDS一定时，使ID减小到某一个微小电流(如1μA， 50μA)时所需UGS的值。 3、开启电压UTUT是增强型场效应管的重要参数。定义：当UDS一定时，漏极电流ID达到某一数值(如10μA)时所需加的UGS 值。 4、直流输入电阻RGSRGS是栅、源之间所加电压与产生的栅极电流之比，由于栅极几乎不索取电流，因此输入电阻很高，结型为106Ω以上，MOS管可达1010Ω以上。二、交流参数

第四章场效应管(FET)及基本放大电路要点

第四章场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程：耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压）增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系：耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流）增强型：2 )(T GS D V v k i -=*

· FET 输出特性曲线反映关系参变量 G S V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区（沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒数。四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 ·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 可以很大。 ·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，|| V A

模电第五章

第五章放大器的频率响应习题类型 5.1 频率响应的基本概念 5.3 增益函数的零点、极点概念 5.2及.4～5.6 利用增益函数极点求解电路转折频率 5.7～5.12及5.16～5.20 利用时间常数法求解电路转折频率 5.13～5.15 求解BJT的频率参数 5.1某单级阻容耦合共射放大电路中频电压增益A vm=40dB，通频带为20Hz～20KHz，最大不失真电压范围为－3V～+3V。（1）若输入电压v i=20sin（2π×103）mV，输出电压幅值v om是多少？是否会出现失真？（2）若输入为谐波频率范围在1kHz～30kHz的非正弦波，其最大幅值为50mV，输出电压v o是否失真？若失真，属于什么失真？解: （1）V om=V i m A v m=20×100=2×103mV=2V，且不会出现失真。（2）会出现失真，非线性失真和频率失真。 5.2某放大电路当输入信号频率在f =5～40kHz范围时，电压增益为100，而当f=500kHz 时，增益降为10。求该放大电路上转折频率f H。解: 由题意有：解出： 5.3某放大电路增益函数为，指出A(s)的极点和零点并求中频段增益A m（dB）。解: 极点为：－107，－108，－5×108（rad/s）有限零点为：1010，1012（rad/s） ∵A（s）极点数>零点数，且 ∴ A（s）=A H（s）

···· 5.4某放大电路电压增益函数，求出其中频电压增益A v m及下转折频率f L、上转折频率f H。解: ∵ A v(s) 极点数>零点数，且， ∴ A v(s) 是全频段增益函数。低频极点 p1=－10；p2=－20；高频极点 p1=－105；p2=－2×105；令低频极点s→∞，高频极点s→0，A v(s) →A vm=400 又：s→jω ,

结型场效应管的结构和工作原理

结型场效应管(JFET)的结构和工作原理 1. JFET的结构和符号 N沟道JFET P沟道JFET 2. 工作原理（以N沟道JFET为例） N沟道JFET工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压——V GS< 0，在D-S间加一个正电压——V DS>0. 栅极—沟道间的PN结反偏，栅极电流i G?0，栅极输入电阻很高（高达107W以上）。 N沟道中的多子（电子）由S向D运动，形成漏极电流i D。i D的大小取决于V DS的大小和沟道电阻。改变V GS可改变沟道电阻，从而改变i D。主要讨论V GS对i D的控制作用以及V DS对i D的影响。 ①栅源电压V GS对i D的控制作用当V GS＜0时，PN结反偏，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，I D减小；V GS更负时，沟道更窄，I D更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，I D≈0。这时所对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P。 ②漏源电压V DS对i D的影响在栅源间加电压V GS＜0 ，漏源间加正电压V DS> 0。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为V GD=V GS-V DS，比源端耗尽层所受的反偏电压V GS大,(如:V GS=-2V, V DS=3V, V P=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为V GD=-5V，源端耗尽层受反偏电压为-2V),使靠近漏端的耗尽层比源端宽，沟道比源端窄，故V DS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。当V DS增加到使V GD=V GS-V DS=V P时，耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。当V DS继续增加时，预夹断点下移，夹断区向源极方向延伸。由于夹断处电阻很大，使V DS主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区的载流子都拉至漏极，形成漏极电流I D。预夹断后I D基本不随V DS增大而变化。 ①V GS对沟道的控制作用当V GS＜0时，PN结反偏?耗尽层加厚?沟道变窄。V GS继续减小，沟道继续变窄。当沟道夹断时，对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P（或V GS(off) ）。对于N沟道的JFET，V P<0。

场效应管习题答案

第四章场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区3．场效应管的低频跨导g m是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS为6mA，而I DQ自漏极流出，大小为8mA，则该管是_______。 a. P沟道结型管 b. N沟道结型管 c. 增强型PMOS管 d. 耗尽型PMOS管 e. 增强型NMOS管 f. 耗尽型NMOS管解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD的极性（+、-）、u GS的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。解： 4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。解： (a)不能。

p沟道mos管工作原理

P通道为空穴流，N通道为电子流，所以场效应三极管也称为单极性三极管。FET 乃是利用输入电压(Vgs)来控制输出电流(Id)的大小。所以场效应三极管是属于电压控制元件。它有两种类型，一是结型（接面型场效应管）(JFET)，一是金氧半场效应三极管，简称MOSFET，MOSFET又可分为增强型与耗尽型两种。 N沟道，P沟道结型场效应管的D、S是由N(或P)中间是栅极夹持的通道，这个通道大小是受电压控制的，当然就有电流随栅极电压变化而变。可以看成栅极是控制电流阀门。增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。栅极电压高低决定电场的变化，进而影响载流子的多少，引起通过S、D电流变化。 MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。主板上的PWM(Plus Width Modulator，脉冲宽度调制器)芯片产生一个宽度可调的脉冲波形，这样可以使两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压(如CPU需要的电压)要降低时，这时MOS管的开关作用开始生效，外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时，通过MOS管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时的电感就变成了“电源”，当栅-源电压vGS=0时，即使加上漏-源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道。 MOS管 MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应晶体管中的绝缘栅型。因此，MOS管有时被称为场效应管。在一般电子电路中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。而在主板上的电源稳压电路中，MOSFET扮演的角色主要是判断电位，它在主板上常用“Q”加数字表示。一、MOS管的作用是什么？目前主板或显卡上所采用的MOS管并不是太多，一般有10个左右，主要原因是大部分MOS管被整合到IC芯片中去了。由于MOS管主要是为配件提供稳定的电压，所以它一般使用在CPU、AGP插槽和内存插槽附近。其中在CPU与AGP插槽附近各安排一组MOS管，而内存插槽则共用了一组MOS管，MOS管一般是以两个组成一组的形式出现主板上的。二、MOS管的性能参数有哪些？优质的MOS管能够承受的电流峰值更高。一般情况下我们要判断主板上MOS 管的质量高低，可以看它能承受的最大电流值。影响MOS管质量高低的参数非常多，像极端电流、极端电压等。但在MOS管上无法标注这么多参数，所以在MOS 管表面一般只标注了产品的型号，我们可以根据该型号上网查找具体的性能参数。还要说明的是，温度也是MOS管一个非常重要的性能参数。主要包括环境温度、管壳温度、贮成温度等。由于CPU频率的提高，MOS管需要承受的电流也随

第四章--场效应管习题答案..

第四章场效应管基本放大电路 4-1选择填空 1 ?场效应晶体管是用 _________ 控制漏极电流的。 a.栅源电流 b.栅源电压 c.漏源电流 2 ?结型场效应管发生预夹断后，管子 _ a.关断 b.进入恒流区 3 .场效应管的低频跨导 g m 是 _________ a.常数 b.不是常数场效应管靠 ___________导电。 a. 一种载流子 b.两种载流子增强型PMOS 管的开启电压 _________ a.大于零增强型NMOS a.大于零只有 a.增强型 o c.进入饱和区 c.栅源电压有关 4. 5. 6. 7. 8. 9. c.电子 d.漏源电压 d.可变电阻区 d.栅源电压无关 d.空穴 o 二于零 b.小于零管的开启电压。 b.小于零 c.等于零 —场效应管才能采取自偏压电路。 b.耗尽型 c.结型 R G 一般阻值很大，目的是 d. d. 或大于零或小于零或大于零或小于零 d.增强型和耗尽型分压式电路中的栅极电阻 a.设置合适的静态工作点 c.提高电路的电压放大倍数源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与 a.管子跨导g m b.源极电阻R S b.减小栅极电流 d.提高电路的输入电阻有关。 c.管子跨导g m 和源极电阻R S 10.某场效应管的I DSS 为6mA , a. P 沟道结型管 c.增强型PMOS 管 e.增强型NMOS 管而|DQ 自漏极流出，大小为 8mA ，则该管是 b. N 沟道结型管耗尽型PMOS 管耗尽型NMOS 管 d. f. 解答： 1.b 2.b 3.b,c 4. a 5.b 6.a 7. b,c 8. d 9.c 10.d 请将管子类型、 w 0,任意）分别填写在表格中。 4-2已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区, U GS 的极性（>0 , > 0 , <0, V DD i V DD 电源V DD 的极性（+、-）、 R D R D VT VT (a) (b ) V DD R D (c) 题4-2图 R D (d) (e ) ■ V DD G /. S | (f) R D VT 图号项目 (a ) (b) (c) (d) (e) (f) 沟道类型 N P N N P P 增强型或耗尽型结型结型增强型耗尽型增强型耗尽型解:

第四章--场效应管习题答案..

场效应管工作原理 1

MOS管的结构和工作原理

功率场效应管原理

(完整版)对场效应管工作原理的理解

第四章 场效应管习题答案

场效应管工作原理

MOS 场效应管的工作原理及特点

场效应管工作原理

第四章 场效应管习题部分参考答案

场效应管工作原理

MOS管工作原理动画示意图也有N沟道和P沟道两类

场效应管工作原理

第四章 场效应管(FET)及基本放大电路要点

模电第五章

结型场效应管的结构和工作原理

场效应管习题答案

p沟道mos管工作原理

第四章--场效应管习题答案..

最新场效应管工作原理68703

第四章场效应管习题答案

第四章场效应管习题部分参考答案

第四章场效应管(FET)及基本放大电路要点