场效应管的特性
场效应管特点
场效应管特点
场效应管是一种常见的电子元器件，具有广泛的应用。
以下是场效应管的几个主要特点：
1. 输入阻抗高
场效应管的输入阻抗很高，这意味着它对信号的衰减很小。
在电路中，高输入阻抗可以提高电路的灵敏度和动态范围，有利于信号的传输和处理。
2. 噪声低
场效应管的噪声比较低，尤其是在低频和直流情况下。
低噪声有利于提高电路的信噪比，使得信号能够更清晰地传输。
3. 功耗低
场效应管的功耗较低，因此在许多应用中可以降低电源的功耗和热损耗。
低功耗也有利于提高设备的可靠性和寿命。
4. 频率特性好
场效应管的频率特性较好，适合用于高频电路和高速数字电路中。
在高频情况下，场效应管的响应速度很快，可以有效地放大或开关信号。
5. 兼容性高
场效应管与其他类型的电子元器件具有良好的兼容性。
例如，它可以与晶体管、集成电路等其他元器件配合使用，实现复杂的电路功能。
总之，场效应管具有高输入阻抗、低噪声、低功耗、好频率特性
和高兼容性等特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
33各种场效应管的特性比较pdf
3.3各种场效应管的特性比较.pdf场效应管（Field-EffectTransistor，FET）是一种常用的电子器件，它通过电场效应控制半导体材料的电流。
根据结构和工作原理的不同，场效应管可以分为多种类型，如金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅场效应管（IGFET）、JFET（结型场效应管）等。
这些不同类型的场效应管在特性上存在一些差异，下面将对它们的特性进行比较。
1.工作原理场效应管主要分为两大类：单极型和双极型。
单极型场效应管只有一种电流通道，即多数载流子；而双极型场效应管则有两种电流通道，即电子和空穴。
在单极型场效应管中，电场效应使得半导体材料中的多数载流子在源极和漏极之间迁移，形成电流。
在双极型场效应管中，电流是由电子和空穴的流动产生的。
2.开关特性场效应管的开关特性是指其导通和关断状态下的性能。
在导通状态下，场效应管具有很低的导通电阻，通常小于几十毫欧姆。
这使得它可以在较大的电压范围内提供较大的电流。
相比之下，双极型场效应管的开关速度较慢，因为其开关状态取决于载流子的运动速度。
然而，单极型场效应管的开关速度较快，因为其开关状态取决于电场的建立速度。
3.线性特性场效应管的线性特性是指在输入信号为小信号时，输出信号与输入信号成线性关系。
在低频工作时，单极型和双极型场效应管都具有较好的线性特性。
然而，在高频工作时，由于载流子的运动速度有限，双极型场效应管的线性特性会变差。
4.功耗由于场效应管的导通电阻很小，因此其功耗较低。
在相同的工作条件下，场效应管的功耗通常比晶体管低很多。
此外，场效应管的温度系数较小，使得其在高温环境下也能保持稳定的性能。
5.噪声场效应管的噪声性能通常优于晶体管。
在低频工作时，单极型和双极型场效应管的噪声性能都较好。
然而，在高频工作时，由于载流子的运动速度受到限制，双极型场效应管的噪声性能会变差。
6.温度特性场效应管的温度特性通常比晶体管差。
在高温环境下，由于半导体材料的性质会发生变化，场效应管的性能会受到影响。
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。
各种场效应管的原理和特性曲线讲解
0
VDS = VGS –VGS(th)
VGS =5V
3.5V
4V
4.5V
沟道未形成时的工作区
条件：
VGS < VGS(th)
ID=0以下的工作区域。
IG≈0，ID≈0
击穿区
VDS增大到一定值时漏衬PN结雪崩击穿 ID剧增。
VDS沟道 l 对于l 较小的MOS管穿通击穿。
截止区
D
场效应管的电路符号
S
G
D
S
G
D
S
G
U
D
ID
S
G
U
D
ID
U
S
G
D
ID
S
G
U
D
ID
NEMOS
NDMOS
PDMOS
PEMOS
MOS场效应管MOSFET
结型场效应管JFET
第三章 场效应管
总结：
场效应管的电路符号可知：无论是JFET或是MOSFET，它都有三个电极：栅极G、源极S、漏极D。它们与三极管的三个电极一一对应（其实它们之间的对应关系除了电极有对应关系外，由它们构成的电路的特性也有对应关系，这些我们在第四再给大家讲） ： G---B S---E D----C N沟道管子箭头是指向沟道的，而P沟道管子的箭头是背离沟道的。
3.0 概述
主要内容
3.1 场效应管的工作原理
3.2 场效应管特性曲线
3.3 场效应管的使用注意事项
3.4 场效应管的等效电路
3.5 场效应管电路的分析方法
第三章 场效应管
场效应管是一种利用电场效应来控制电流的半导体器件,也是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
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。
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。
场效应管的特性
ox t ox
W L
V
gs
VT
V ds
1 2
V ds
2
Vge是栅级对衬底的有效控制电压 其值为栅级到衬底表面的电压减VT
1 with V ge V gs V T 2 V ds
MOS的伏安特性—漏极饱和电流
当Vgs-VT=Vds时，满足:
Ids达到最大值Idsmax， 其值为
dI ds 0 dV ds
比原来的Cox要小些。
C
1 Cox
1 CSi
1
MOS电容—束缚电荷层厚度
耗尽层电容的计算方法同PN结的耗尽层电容的计算方法相同: 利用泊松公式
式中NA是P型衬底中的 掺杂浓度，将上式积分 得耗尽区上的电位差 ：
从而得出束缚电荷层厚度
21Si1SiqNA
1 Si
qN Adx'd q xN AXp 2 Si
86
36 14
Metal1
9 48 15
Poly
Electrode
46
864
Poly 35 12
4503
29
34
39
57
62
62
Poly
4526
P+ 363 308 N+
109 1383
880
N+ 17 22 13 7
P+
P+
N_well
SUB
51
Cross view of parasitic capacitor of TSMC_0.35um CMOS technology
MOS电容—耗尽层电容特性
随着Vgs的增大，排斥掉更多的空穴，耗尽层厚度Xp增大，耗尽层上的电压降就增大，因而耗 尽层电容CSi就减小。耗尽层上的电压降的增大，实际上就意味着Si表面电位势垒的下降，意味 着Si表面能级的下降。 一旦Si表面能级下降到P型衬底的费米能级，Si表面的半导体呈中性。这时，在Si表面，电子浓 度与空穴浓度相等，成为本征半导体。
场效应管h20r1203 阻值
场效应管H20R1203是一种MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）器件，具有较低的导通电阻和较高的开关速度。
它在电子、通信、汽车电子和工业控制等领域具有广泛的应用。
1. 普通场效应管介绍场效应管是一种半导体器件，可用作放大、开关和稳压器件。
它由栅极、漏极和源极组成，通过控制栅极电压来调节漏极和源极之间的电流。
场效应管分为增强型和耗尽型两种，其中增强型场效应管是最常用的一种，具有导通电阻低和开关速度快的特点。
2. H20R1203特性介绍H20R1203是一款N沟道增强型场效应管，具有较小的漏极-源极导通电阻和较大的漏极-源极电流。
其主要特性包括：- 高耐压：在额定工作温度下，H20R1203具有较高的漏极-源极耐压，适用于各种工业和汽车电子设备。
- 低导通电阻：H20R1203漏极-源极之间的导通电阻很小，能够在较小的栅极电压下实现较大的漏极-源极电流。
- 快开关速度：H20R1203具有快速的开关特性，响应速度快，适用于高频开关电路。
3. H20R1203在电子领域的应用H20R1203在电子设备中被广泛应用，主要包括：- 电源管理：H20R1203可用作低压开关、DC-DC转换器和充电电路中的开关元件，能够实现高效稳定的电源管理。
- 驱动器：H20R1203可用作电机驱动器、灯驱动器和变频器等设备中的开关管，用于控制电机和灯的开关和速度。
- 信号放大：H20R1203可以作为信号放大电路中的开关管，用于放大和控制信号的传输和放大。
4. H20R1203在通信领域的应用H20R1203在通信设备中也有重要应用，例如：- 通信基站：H20R1203可用作通信基站的功率放大器，用于放大无线信号以扩大通信覆盖范围。
- 通信终端：H20R1203可用作无线路由器、光纤通信设备和通信终端中的开关管，用于控制通信信号的传输和处理。
5. H20R1203在汽车领域的应用在汽车电子系统中，H20R1203可应用于以下方面：- 车载电源管理：H20R1203可用作汽车电子系统中的开关管，用于驱动汽车电动机、转向系统、灯光系统和电子设备。
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场效应管的特性
场效应管的特性
图1.1 结场效管漏极输出曲线
下面以N沟道.结型场效应管为例说明场效应管的特性. 图1.1为场效应管的漏极特性曲线。
输出特性曲线分为三个区：可变电阻区、恒流区和击穿区。
（1）可变电阻区：图中VDS很小，曲线靠近左边。
它表示管子预夹断前电压.电流关系是：当VDS较小时，由于VDS的变化对沟道大小影响不大，沟道电阻基本为一常数，ID基本随VGS作线性变化。
当VGS恒定时，沟道导通电阻近似为一常数，从此意义上说，该区域为恒定电阻区，当VGS变化时，沟道导通电阻的值将随VGS变化而变化，因此该区域又可称为可变电阻区。
利用这一特点，可用场效应管作为可变电阻器。
（2）恒流区:图中VDS较大,曲线近似水平的部分是恒流区,它表示管子预夹断后电压.电流的关系,即图1.1两条虚线之间即为恒流区(或称为饱和区)该区的特点是ID的大小受VGS可控, 当VDS改变时ID几乎不变，场效应管作为放大器使用时，一般工作在此区域内。
（3）击穿区：当VDS增加到某一临界值时，ID开始迅速增大, 曲线上翘, 场效应管不能正常工作,甚至烧毁，场效应管工作时要避免进入此区间.
（4）场效应管特性曲线的测试
场效应管的特性曲线可以用晶体管图示仪测试，也可以用逐点测量法测试。
图1.2是用逐点测量法测试场效应管特性曲线的原理图。
场效应管的转移特性曲线是当漏源间电压VDS保持不变，栅源间电压VGS与漏极电流ID的关系曲线，如图1.3所示：
在上图中，先调节VDD使VDS固定在某个数值上，当栅源电压VGS 取不同的电压值时（调节RW），ID也将随之改变，利用测得的数据，便可在VGS～ID直角坐标系上画出如图3.2.3的转移特性曲线。
当VDS取不同的数值，便可得到另一条特性曲线。
ID=0时的VGS值为场效应管的夹断电压VP,VGS=0时的ID值为场效应管的饱和漏极电流IDSS。
漏极特性曲线是当栅源间电压VGS保持不变时，漏极电流ID与漏源间电压VDS的关系曲线，当VDS取不同的数值时便可测出与之对应的ID值，对于不同的VGS可以测得多条漏极特性曲线。
晶体管是电流控制器件，作放大器件用时，发射结必须正偏。
场效应管是电压控制器件，N沟道结型场效应管工作时G、S间必须加反向偏置电压。