场效应管及其电路
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场效应管三种组态放大电路特点
场效应管三种组态放大电路特点
场效应管有三种组态放大电路，分别是共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。
它们的特点如下：
1. 共源放大电路：
- 输入电压是输入信号的电压变化，输出电压是负载电阻上的电压变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较大。
- 输入电阻高，输出电阻低。
- 可以实现单端放大，但需要外部耦合电容。
2. 共漏放大电路：
- 输入电压是输入信号的电压变化，输出电压是源极电压的变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较大。
- 输入电阻低，输出电阻高。
- 适用于低频信号放大，对高频信号响应较差。
3. 共栅放大电路：
- 输入电压是栅极电压的变化，输出电压是负载电阻上的电压变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较小。
- 输入电阻低，输出电阻高。
- 适用于高频信号放大，对低频信号响应较差。
这三种组态放大电路根据不同的应用需求选择，能够满足不同频率
范围、电压增益和输入输出特性的要求。
场效应管及其基本放大电路
= V u TV （BR）GS 栅源间的最高反向击ds穿
Uds=常数
∂ id
∂uds
PDM
最 大 漏 极id允v许gs功=常耗数， 与 三 极 管 类
似。
第34页/共51页
3）FET的三种工作组态
• 以NMOS（E）为例：
ID UDS
RD
UDS
D
B输
B
输 入
G S
UGS
输
G
输
出入
UGS RD
出
共源组态： 输入：GS 输出：DS
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加
令VDS =0
• 增强型IGFET象双结型三极管一样有一个开启电压
VT ，（相当于三极管死区电压）。
• 当UGS低于VT时，漏源之间夹断。ID=0
g = = •
当
时
m
UGS高于 I
的ID ∂ iD
∂uGS
DV=T 时I DUV，0GT（S漏
源
之
间
加电压 -1）2
2 2ID0(UGS-1)
后。
；
IDID0
VT VT
相当一个很大的电阻
G+ UGS
PN N结
PN
VDD
结N
P
- IS=ID
第5页/共51页
3)、JFET的主要参数
1）夹断电压VP:手册给出是ID为一微小值时的
VGS
32)）、饱电和压漏控极制电电流流I系DS数S;
gm=
4）交流输出电阻 rds=
uds
id
V =0，时的I id
GS vgs
Uds=常数
结型场效应晶体管JFET
Uds=常数
∂ id
∂uds
PDM
最 大 漏 极id允v许gs功=常耗数， 与 三 极 管 类
似。
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3）FET的三种工作组态
• 以NMOS（E）为例：
ID UDS
RD
UDS
D
B输
B
输 入
G S
UGS
输
G
输
出入
UGS RD
出
共源组态： 输入：GS 输出：DS
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加
令VDS =0
• 增强型IGFET象双结型三极管一样有一个开启电压
VT ，（相当于三极管死区电压）。
• 当UGS低于VT时，漏源之间夹断。ID=0
g = = •
当
时
m
UGS高于 I
的ID ∂ iD
∂uGS
DV=T 时I DUV，0GT（S漏
源
之
间
加电压 -1）2
2 2ID0(UGS-1)
后。
；
IDID0
VT VT
相当一个很大的电阻
G+ UGS
PN N结
PN
VDD
结N
P
- IS=ID
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3)、JFET的主要参数
1）夹断电压VP:手册给出是ID为一微小值时的
VGS
32)）、饱电和压漏控极制电电流流I系DS数S;
gm=
4）交流输出电阻 rds=
uds
id
V =0，时的I id
GS vgs
Uds=常数
结型场效应晶体管JFET
场效应管及其基本电路
ri RG R1 // R2
1.0375M
ro=RD=10k
Uo gm U gs (RD // RL )
Au g m R'L
2.6.3 源极输出器
一、静态分析
+UDD R1 150k
D
G S C2
R1 UG U DD 5V R1 R2
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
3.2 绝缘栅场效应管: 3.2.1N沟道增强型场效应管
一、结构和电路符号
S
G
D
金属铝
D
两个N区 N N G S
P
P型基底 SiO2绝缘层 导电沟道 N沟道增强型
S
G
D D
N P
予埋了导 电沟道
N
G
S
N 沟道耗尽型
D S
G
D
G
P N
P
S
P 沟道增强型
S
G
漏极输出电阻
场效应管的微变等效电路为：
iD D
G
uDS
ugs
D
gmugs rDS uds
G uGS
S
S G
ugs
D
gmugs uds
很大， 可忽略。
S
场效应管的分压式自偏压放大电路
UDD=20V R1 C1 G RG ui R2 1M 50k S RS 10k 10k RL uo 150k RD 10k C2 D
压VP）,耗 尽区碰到一起，DS 间被夹断，这时，即 使UDS 0V，漏极电 D 流ID=0A。
UDS=0时
ID P N UDS
G
N
UGS
S
越靠近漏端，PN 结反压越大
第4章 场效应管及其电路
第4章
场效应管及其电路
场效应管(FET)是一种电压控制器件，它是利用输入电压 产生电场效应来控制输出电流的。它具有输入电阻高、噪声低、 热稳定性好、耗电省等优点，目前已被广泛应用于各种电子电 路中。 场效应管按其结构不同分为结型(JFET)和绝缘栅型(IGFET) 两种，其中绝缘栅型场效应管由于其制造工艺简单，便于大规 模集成，因此应用更为广泛。
求得ID和UGS后，再求
U DS VDD I D (Rd Rs )
第4章
场效应管及其电路
4.3 场效应管放大电路
(2) 动态分析
①FET的简化H参数等效电路
图4-14 FET简化H参数等效电路
第4章
场效应管及其电路
4.3 场效应管放大电路
图4-2
uGS 0 时的情况
第4章
场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
2．工作原理 0 (2) 栅源电压 uGS 0 ，漏源电压 uDS 时的情况 如图4-3所示，由P型 半导体转化成的N型薄层， 被称为反型层。反型层使 漏源之间形成一条由半导 体N-N-N组成的导电沟道 。 若此时加入漏源电压 ， uDS i 就会有漏极电流 产生。D
D
第4章
场效应管及其电路
4.2 结型场效应管(JFET)
2．转移特性曲线
u 在N沟道JFET转移特性曲线上， GS 0处的 iD I DSS ,而 iD 0 i 处的 uGS U P 。在恒流区，D 与 uGS之间的关系可近似表示为
u iD I DSS 1 - GS UP
2
条件为： U P ≤ uDS ≤U (BR)DS
U P ≤ uGS ≤ 0
第9讲 场效应管及其放大电路
3. 基本共漏放大电路的动态分析
Uo Id R s g m Rs Au I R Ui U gs 1 g m Rs d s Ri
若Rs=3kΩ，gm=2mS，则
Au ?
基本共漏放大电路输出电阻的分析
Ro
Uo Io
Uo Uo Rs g mU o
iD u GS
U
DS
gm
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
2. 基本共源放大电路的动态分析
Uo Id R d Au g m Rd Ui U gs Ri Ro Rd
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
Rs ∥
1 gm
若Rs=3kΩ，gm=2mS， 则Ro=?
四、复合管
复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
i E i B 1 (1 1 )( 1 2 )
1 2
不同类型的管子复合 后，其类型决定于T1管。
讨论一
I D I DO (
U GSQ U GS(th)
1)
2
U DSQ V DD I DQ ( R d R s )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I D I DSS (1 U GSQ U GS(off)
2
场效应晶体管及其放大电路
为同极性偏置
场 效 应 管 放 大
➢结型场效应管为
反极性偏置
电 路
C1 vI RG
TRL vO
➢耗尽型MOS场效
应管两者均可 自给偏压适用于结 型或耗尽型管
自给偏压式偏置(二)
VDD
C1
RD RCD 2 DT
vI RG RGS vs VGSO
B SCS
RL
VDD 在本集级成放大电电路RD中路的，VDD
截止区：vGS VGS (off )
第 一
可变电阻区：
节 ：
vGS VGS (off )
场
0 vDS (vGS VGS (off ) )
饱和(恒流)区：
效 应 管
vGS VGS (off ) vDS (vGS VGS (off ) )
iD
kp 2
W L
(vGS
VGS (off ) )2
饱和漏极电流
iD / mA
节 ：
结
变 I DSS 电
vGS 0V
恒 1 击
I DSS
型
场
效
阻 区
流 区
2 3
穿 夹断电压 区
应 管
4 vDS /V
VGS (off )
vGS /V 0
场效应管的微变信号模型
源极 栅极 漏极
SGD
g
SiO2
耗尽层
Vgs
N
N
P型衬底 B
g
Vgs
Cgb
s
gmVgs
sb
输入端直流偏置
vO vo
通的必电常要输平CGR由时出移1 G提 动前 加DS供 单级 入B 电 直元，路 流vo v称i 这R种2 偏置RS方式
场 效 应 管 放 大
➢结型场效应管为
反极性偏置
电 路
C1 vI RG
TRL vO
➢耗尽型MOS场效
应管两者均可 自给偏压适用于结 型或耗尽型管
自给偏压式偏置(二)
VDD
C1
RD RCD 2 DT
vI RG RGS vs VGSO
B SCS
RL
VDD 在本集级成放大电电路RD中路的，VDD
截止区：vGS VGS (off )
第 一
可变电阻区：
节 ：
vGS VGS (off )
场
0 vDS (vGS VGS (off ) )
饱和(恒流)区：
效 应 管
vGS VGS (off ) vDS (vGS VGS (off ) )
iD
kp 2
W L
(vGS
VGS (off ) )2
饱和漏极电流
iD / mA
节 ：
结
变 I DSS 电
vGS 0V
恒 1 击
I DSS
型
场
效
阻 区
流 区
2 3
穿 夹断电压 区
应 管
4 vDS /V
VGS (off )
vGS /V 0
场效应管的微变信号模型
源极 栅极 漏极
SGD
g
SiO2
耗尽层
Vgs
N
N
P型衬底 B
g
Vgs
Cgb
s
gmVgs
sb
输入端直流偏置
vO vo
通的必电常要输平CGR由时出移1 G提 动前 加DS供 单级 入B 电 直元，路 流vo v称i 这R种2 偏置RS方式
第4章 场效应管及其基本放大电路
恒流区
IDSS/V
G
D S
+
-
VGG
+
V uGS
VDD
-
O
UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 夹断区 -7 U P 8V
击穿区
uDS /V
特性曲线测试电路
漏极特性
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。
各类场效应管的符号和特性曲线 种类 结型 耗 尽 N 沟道 型 结型 耗 尽 P 沟道 型 绝缘 增 栅型 强 N 沟道 型 符号
S
S
VGG
(c) UGS ＜UGS(off)
(b) UGS(off) < UGS < 0
（2） 漏源电压uDS 对漏极电流iD的控制作用
uGD ＝ uGS －uDS (a)
P+
D
iD
(b)
D
iD
G
N
P+
VDD
+ P+ GP N
P+
VDD
S iS uGS = 0，uGD > UGS（Off) ，iD 较大。
uDS /V
O
UT 2UT
uGS /V
二、N 沟道耗尽型 MOSFET
制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子， 这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反 型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。 UGS = 0，UDS > 0，产生 较大的漏极电流； UGS < 0，绝缘层中正离 子感应的负电荷减少，导电 沟道变窄，iD 减小； UGS = UP , 感应电荷被 “耗尽”，iD 0。
导电沟道是 N 型的， 称 N 沟道结型场效应管。
场效应管及其应用电路
G UGS
D ID P
NN
S
UDS=0U时 UDS
UGS越大耗尽区越宽， 沟道越窄，电阻越大。
D
但区当宽度UG有S较限小U，D时存S=，在0U耗导时尽
电沟道。DS间相当于 线I性D 电阻。
P
UDS
G NN
UGS S
UGS达到一定值时 （夹断电压UP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，即
使UDS 0U，漏极电 D ID
3.2 绝缘栅场效应管
3.2.1 结构和电路符号
s源极
氧化层
二氧化硅
绝缘层
N+
耗尽层
g栅极
d漏极 金属铝
P型衬底
N+ 耗尽层
SG
N P
D 金属铝
两个N区 N
B衬底引线
D
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
N沟道增强型
SG D
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
SG D PN P
D
G S
参数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C
PDM mW
100 100 100 100 100
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS VRGS
V
V
>20 >20
>20 >20
>20 >20
>12 >25
-25
VP
gm
V mA/ V
P 沟道增强型
SG D
D ID P
NN
S
UDS=0U时 UDS
UGS越大耗尽区越宽， 沟道越窄，电阻越大。
D
但区当宽度UG有S较限小U，D时存S=，在0U耗导时尽
电沟道。DS间相当于 线I性D 电阻。
P
UDS
G NN
UGS S
UGS达到一定值时 （夹断电压UP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，即
使UDS 0U，漏极电 D ID
3.2 绝缘栅场效应管
3.2.1 结构和电路符号
s源极
氧化层
二氧化硅
绝缘层
N+
耗尽层
g栅极
d漏极 金属铝
P型衬底
N+ 耗尽层
SG
N P
D 金属铝
两个N区 N
B衬底引线
D
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
N沟道增强型
SG D
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
SG D PN P
D
G S
参数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C
PDM mW
100 100 100 100 100
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS VRGS
V
V
>20 >20
>20 >20
>20 >20
>12 >25
-25
VP
gm
V mA/ V
P 沟道增强型
SG D
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图4-2 uGS 0 时的情况
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
2．工作原理 (2) 栅源电压 uGS 0，漏源电压 u DS 时0 的情况
如图4-3所示，由P型 半导体转化成的N型薄层， 被称为反型层。反型层使 漏源之间形成一条由半导 体N-N-N组成的导电沟道 。 若此时加入漏源电压 ， 就会u D 有S 漏极电流 产生。i D
先掺入了大量的正离子。因而使
u
G
＝
S
0
,P衬底表面也可感应
出较多的自由电子，形成反型层，建立起导电沟道,其结构
如图4-7（a）所示。
将u
G
＝
S
0
时有导电沟道存在的场效应管通称为耗尽型
场效应管，符号中导电沟道用实线表示。
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
(a)结构示意图
(b)电路符号
D
u
DS
的关系曲线，如图4-5所示，
其函数关系式为
iDf(uD S)uG S常 数
图4-5 输出特性曲线
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
4.1.2 P沟道增强型场效应管(PMOS管)
P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管的主要区别 在于作为衬底的半导体材料的类型不同，P沟道增强型MOS 管以N型硅作为衬底，另外，漏极和源极是从P 引出，反型 层为P型，对应的导电沟道也为P型结构，其符号如图4-6所 示。
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
(a)结构示意图
(b)电路符号
图4-1 N沟道增强型MOS管
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
2．工作原理
(1) 栅源电压 uGS 时0 的情况
如图4-2所示，漏源之间 为一条由半导体N-P-N组成的 两个反向串联的PN结，因此 即使加入漏源电压 u D S ，因无 导电沟道形成，漏极电 流iD 0 。
实际应用中，常常将P沟道增强型 MOS管和N沟道增强型MOS管结合起 来使用，称为CMOS，也可称为互补 MOS。
图4-6 P沟道增强型 MOS管电路符号
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
4.1.3 N沟道耗尽型场效应管
N沟道耗尽型MOS管在制造时，在二氧化硅绝缘层中预
2
iD
IDO
uGS UT
-1
uGS UT （4-1）
。 I D O
是 uGS 2UT 时的 i D
值, U
为开启电压
T
图4-4 转移特性曲线
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
(2)输出特性曲线
输出特性是指增强型
NMOS管在栅源电压
u
G
一定
S
时，输出电流
i
与漏源电压
第4章 场效应管及其电路
4.3 场效应管放大电路 4.3.1 共源放大电路 4.3.2 共漏放大电路 4.3.3 复合互补源极跟随器
第4章 场效应管及其电路
【本章要点】MOS管的原理、特性和主要参数 结型场效应管原理、特性及主要参数 场效应管放大电路的组成与原理
【本章难点 】MOS管的原理和转移特性及主要参数 场效应管的微变等效电路法
4.2 结型场效应管(JFET)
4.2.2 结型场效应管的工作原理
图4-10
uDS
0
时，u GS
对导电沟道的影响
第4章 场效应管及其电路
4.2 结型场效应管(JFET)
如图4-10 (a)所示，场效应管两侧的PN结均处于零偏置， 因此耗尽层很薄，中间的导电沟道最宽，沟道等效电阻最 小。当 时uGS， 0在 作用u G S 下，场效应管两侧的耗尽层加宽， 相应的中间导电沟道变窄，沟道等效电阻增大，如图4-10(b) 所示。当 的反偏值u G S增大到某一值时，场效应管两侧的耗 尽层相接，导电沟道消失，这种现象称为夹断，如图4-10(c) 所示，发生夹断时的栅源电压即为夹断电压 。此时，沟 道等U P 效电阻趋于无穷大，即使加入 ，漏极电流 u依D S 然为 零。 i D
图4-7 N沟道耗尽型MOS管
N沟道耗尽型MOS管其漏极电流i D 和栅源电压u G S 之
间的关系表达式为
iD
IDSS
1-
uGS UP
2
(4-2)
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
4.1.4 P沟道耗尽型场效应管
P沟道耗尽型MOS管除了漏极、源极和衬底的半导体材 料类型与N沟道耗尽型MOS管的对偶外，还有一个明显的区 别就是在二氧化硅绝缘层中掺入的是负离子，其符号如图48所示。
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
绝缘栅型场效应管简称MOS管，由于其内部由金属—氧 化物—半导体三种材料制成，可分为增强型和耗尽型两大类， 每类中又有N沟道和P沟道之分。
4.1.1 N沟道增强型场效应管(NMOS管)
1．结构
如图4-1（a）所示，在一块掺杂浓度较低的P型硅片上， 通过扩散工艺形成两个高掺杂的 区，N 通过金属铝引出两个 电极分别作为源极S和漏极D，再在半导体表面覆盖一层二氧 化硅绝缘层，在源漏极之间的绝缘层上制作一铝电极，作为 栅极G。
第4章 场效应管及其电路
场效应管(FET)是一种电压控制器件，它是利用输入电压 产生电场效应来控制输出电流的。它具有输入电阻高、噪声低、 热稳定性好、耗电省等优点，目前已被广泛应用于各种电子电 路中。
场效应管按其结构不同分为结型(JFET)和绝缘栅型(IGFET) 两种，其中绝缘栅型场效应管由于其制造工艺简单，便于大规 模集成，因此应用更为广泛。
图4-3
栅源电压 uGS 0, 漏源电压 uDS 0 时的情况
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
3．特性曲线
(1)转移特性曲线
转移特性曲线是指增强型NMOS管在漏源电压一定 时，输出电流 i D 与输入电压u G S 的关系曲线， 即
iDf(uGS)uDS常 数
转移特性曲线的表达式为
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET) 4.1.1 N沟道增强型场效应管(NMOS管) 4.1.2 P沟道增强型场效应管(PMOS管) 4.1.3 N沟道耗尽型场效应管 4.1.4 P沟道耗尽型场效应管
4.2 结型场效应管(JFET) 4.2.1 结型场效应管的结构 4.2.2 结型场效应管的工作原理 4.2.3 特性曲线 4.2.4 场效应管的主要参数及使用注意事项
图4-8 P沟道耗尽型MOS管电路符号
第4章 场效应管及其电路
4.2 结型场效应管(JFET)
4.2.1 结型场效应管的结构
结型场效应管其内部结构如图4-9所示，与绝缘栅型场效 应管不同的是漏极D和源极S通常可以对调使用。结型场效应 管也可分为N沟道和P沟道两种。
图4-9 结型场效应管
第4章 场效应管及其电路
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
2．工作原理 (2) 栅源电压 uGS 0，漏源电压 u DS 时0 的情况
如图4-3所示，由P型 半导体转化成的N型薄层， 被称为反型层。反型层使 漏源之间形成一条由半导 体N-N-N组成的导电沟道 。 若此时加入漏源电压 ， 就会u D 有S 漏极电流 产生。i D
先掺入了大量的正离子。因而使
u
G
＝
S
0
,P衬底表面也可感应
出较多的自由电子，形成反型层，建立起导电沟道,其结构
如图4-7（a）所示。
将u
G
＝
S
0
时有导电沟道存在的场效应管通称为耗尽型
场效应管，符号中导电沟道用实线表示。
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
(a)结构示意图
(b)电路符号
D
u
DS
的关系曲线，如图4-5所示，
其函数关系式为
iDf(uD S)uG S常 数
图4-5 输出特性曲线
第4章 场效应管及其电路
4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
4.1.2 P沟道增强型场效应管(PMOS管)
P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管的主要区别 在于作为衬底的半导体材料的类型不同，P沟道增强型MOS 管以N型硅作为衬底，另外，漏极和源极是从P 引出，反型 层为P型，对应的导电沟道也为P型结构，其符号如图4-6所 示。
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
(a)结构示意图
(b)电路符号
图4-1 N沟道增强型MOS管
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
2．工作原理
(1) 栅源电压 uGS 时0 的情况
如图4-2所示，漏源之间 为一条由半导体N-P-N组成的 两个反向串联的PN结，因此 即使加入漏源电压 u D S ，因无 导电沟道形成，漏极电 流iD 0 。
实际应用中，常常将P沟道增强型 MOS管和N沟道增强型MOS管结合起 来使用，称为CMOS，也可称为互补 MOS。
图4-6 P沟道增强型 MOS管电路符号
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
4.1.3 N沟道耗尽型场效应管
N沟道耗尽型MOS管在制造时，在二氧化硅绝缘层中预
2
iD
IDO
uGS UT
-1
uGS UT （4-1）
。 I D O
是 uGS 2UT 时的 i D
值, U
为开启电压
T
图4-4 转移特性曲线
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
(2)输出特性曲线
输出特性是指增强型
NMOS管在栅源电压
u
G
一定
S
时，输出电流
i
与漏源电压
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4.3 场效应管放大电路 4.3.1 共源放大电路 4.3.2 共漏放大电路 4.3.3 复合互补源极跟随器
第4章 场效应管及其电路
【本章要点】MOS管的原理、特性和主要参数 结型场效应管原理、特性及主要参数 场效应管放大电路的组成与原理
【本章难点 】MOS管的原理和转移特性及主要参数 场效应管的微变等效电路法
4.2 结型场效应管(JFET)
4.2.2 结型场效应管的工作原理
图4-10
uDS
0
时，u GS
对导电沟道的影响
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4.2 结型场效应管(JFET)
如图4-10 (a)所示，场效应管两侧的PN结均处于零偏置， 因此耗尽层很薄，中间的导电沟道最宽，沟道等效电阻最 小。当 时uGS， 0在 作用u G S 下，场效应管两侧的耗尽层加宽， 相应的中间导电沟道变窄，沟道等效电阻增大，如图4-10(b) 所示。当 的反偏值u G S增大到某一值时，场效应管两侧的耗 尽层相接，导电沟道消失，这种现象称为夹断，如图4-10(c) 所示，发生夹断时的栅源电压即为夹断电压 。此时，沟 道等U P 效电阻趋于无穷大，即使加入 ，漏极电流 u依D S 然为 零。 i D
图4-7 N沟道耗尽型MOS管
N沟道耗尽型MOS管其漏极电流i D 和栅源电压u G S 之
间的关系表达式为
iD
IDSS
1-
uGS UP
2
(4-2)
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4.1.4 P沟道耗尽型场效应管
P沟道耗尽型MOS管除了漏极、源极和衬底的半导体材 料类型与N沟道耗尽型MOS管的对偶外，还有一个明显的区 别就是在二氧化硅绝缘层中掺入的是负离子，其符号如图48所示。
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
绝缘栅型场效应管简称MOS管，由于其内部由金属—氧 化物—半导体三种材料制成，可分为增强型和耗尽型两大类， 每类中又有N沟道和P沟道之分。
4.1.1 N沟道增强型场效应管(NMOS管)
1．结构
如图4-1（a）所示，在一块掺杂浓度较低的P型硅片上， 通过扩散工艺形成两个高掺杂的 区，N 通过金属铝引出两个 电极分别作为源极S和漏极D，再在半导体表面覆盖一层二氧 化硅绝缘层，在源漏极之间的绝缘层上制作一铝电极，作为 栅极G。
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场效应管(FET)是一种电压控制器件，它是利用输入电压 产生电场效应来控制输出电流的。它具有输入电阻高、噪声低、 热稳定性好、耗电省等优点，目前已被广泛应用于各种电子电 路中。
场效应管按其结构不同分为结型(JFET)和绝缘栅型(IGFET) 两种，其中绝缘栅型场效应管由于其制造工艺简单，便于大规 模集成，因此应用更为广泛。
图4-3
栅源电压 uGS 0, 漏源电压 uDS 0 时的情况
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)
3．特性曲线
(1)转移特性曲线
转移特性曲线是指增强型NMOS管在漏源电压一定 时，输出电流 i D 与输入电压u G S 的关系曲线， 即
iDf(uGS)uDS常 数
转移特性曲线的表达式为
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4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET) 4.1.1 N沟道增强型场效应管(NMOS管) 4.1.2 P沟道增强型场效应管(PMOS管) 4.1.3 N沟道耗尽型场效应管 4.1.4 P沟道耗尽型场效应管
4.2 结型场效应管(JFET) 4.2.1 结型场效应管的结构 4.2.2 结型场效应管的工作原理 4.2.3 特性曲线 4.2.4 场效应管的主要参数及使用注意事项
图4-8 P沟道耗尽型MOS管电路符号
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4.2 结型场效应管(JFET)
4.2.1 结型场效应管的结构
结型场效应管其内部结构如图4-9所示，与绝缘栅型场效 应管不同的是漏极D和源极S通常可以对调使用。结型场效应 管也可分为N沟道和P沟道两种。
图4-9 结型场效应管
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