第三章場效應管及其基本放大電路課件

第3章場效應管及其基本放大電路第3章場效應管及其基本放大電路內(nèi)容導航3.0教學基本要求3.1結型場效應管3.2絕緣柵場效應管3.3場效應管的主要參數(shù)、特點及使用注意事項3.4場效應管基本放大電路內(nèi)容導航3.0教學基本要求3.1結型場效應管3.2教學基本要求掌握:單極型半導體三極管的外特性；共源、共漏放大電路的工作原理，靜態(tài)工作點估算及用簡化小信號模型電路分析電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。熟悉:單極型半導體三極管的工作原理，主要參數(shù)及使用方法；共源、共漏放大電路的主要特點和用途。教學基本要求掌握:單極型半導體三極管的外特性；共源、共漏放大3.1結型場效應管

場效應管是一種由輸入信號電壓來控制其電流大小的半導體三極管，所以是電壓控制器件。場效應管的分類根據(jù)結構不同分類：結型場效應管和絕緣柵場效應管場效應管：結型N溝道P溝道MOS型N溝道P溝道增強型耗盡型增強型耗盡型3.1結型場效應管場效應管是一種由輸入信號電壓來場效應管的特點：1.輸入端基本上不取電流，一次輸入電阻非常高，一般可達108~1015；2.具有噪聲低，受溫度、輻射影響小，制造工藝簡單，便于大規(guī)模集成等優(yōu)點，已被廣泛應用于集成電路中。3.場效應管都是僅由一種載流子（多數(shù)載流子）參與導電的半導體器件，故又稱為單極型三極管。從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。場效應管的特點：1.輸入端基本上不取電流，一次輸入電阻非常3.1.1結型場效應管（JFET）的結構

結型場效應管是一種利用耗盡層寬度改變導電溝道的寬窄來控制漏極電流的大小的器件。它是在N型半導體硅片的兩側(cè)各制造一個PN結，形成兩個PN結夾著一個N型溝道的結構。P區(qū)即為柵極g(G)，N型硅的一端是漏極d(D)，另一端是源極s(S)。箭頭方向表示柵結正偏或正偏時柵極電流方向。3.1.1結型場效應管（JFET）的結構結型場效應管3.1.2JFET的工作原理和特性曲線

N溝道場效應管工作時，在柵極與源極之間加負電，柵極與溝道之間的PN結為反偏。在漏極、源極之間加一定正電壓，使N溝道中的多數(shù)載流子(電子)由源極向漏極漂移，形成iD。iD的大小受uGS的控制。P溝道場效應管工作時，極性相反，溝道中的多子為空穴PN結N溝道3.1.2JFET的工作原理和特性曲線N溝道場效應

當uGS＜0時，PN結反偏，耗盡層變厚，溝道變窄，溝道電阻變大，iD減??；uGS更負，溝道更窄，iD更??；直至溝道被耗盡層全部覆蓋，溝道被夾斷，iD≈0。這時所對應的柵源電壓uGS稱為夾斷電壓UGS(off)。一、uGS對導電溝道的影響當uGS＜0時，PN結反偏，耗盡層變厚，溝道變窄，溝二、uDS對導電溝道的影響

在柵源間加電壓uGS＞UGS(off)，漏源間加電壓uDS。則因漏端耗盡層所受的反偏電壓為uGD=uGS-uDS，比源端耗盡層所受的反偏電壓uGS大,使靠近漏端的耗盡層比源端厚，溝道比源端窄，故uDS對溝道的影響是不均勻的，使溝道呈楔形。

隨uDS增大，這種不均勻性越明顯。當uDS增加到使uGD=uGS-uDS=UGS(off)時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷點，當uDS繼續(xù)增加時，預夾斷點向源極方向伸長為預夾斷區(qū)。由于預夾斷區(qū)電阻很大，使主要uDS降落在該區(qū)，由此產(chǎn)生的強電場力能把未夾斷區(qū)漂移到其邊界上的載流子都掃至漏極，形成漏極飽和電流。二、uDS對導電溝道的影響在柵源間加電壓JFET伏安特性曲線一般情況下，夾斷區(qū)僅占溝道長度的很小部分，因此UDS的增大而引起夾斷點的移動可忽略，夾斷點到源極間的溝道長度可以認為近似不變，同時，夾斷點到源極間的電壓又為一定值，所以可近似認為ＩD是不隨UDS而變化的恒值。根據(jù)管子的工作狀態(tài)，可將輸出特性曲線族分為四個區(qū)域：uuiJFET伏安特性曲線一般情況下，夾斷區(qū)僅占溝道長度uui（1）可變電阻區(qū)是uDS較小，管子尚未預夾斷時的工作區(qū)域。虛線為不同uGS是預夾斷點的軌跡，故虛線上各點uGD=UGS(off)，則虛線上各點對應的uDS=uGS-UGS(off)。2、改變uGS時，特性曲線斜率變化，因此管子漏極欲源極之間可以看成一個由uGS控制的線性電阻，即壓控電阻。uGS愈負,特性曲線斜率愈小,等效電阻愈大。特點：1、iD幾乎與uDS成線性關系，管子相當于線性電阻。uui（1）可變電阻區(qū)是uDS較小，管子尚未預夾斷時uui（2）恒流區(qū)（飽和區(qū)）特性曲線近似水平的部分，它是JFET預夾斷后所對應的工作區(qū)域。特點：1、輸出電流iD基本上不受輸出電壓uDS的影響，僅取決于uGS，故特性曲線是一族近乎平行于uDS軸的水平線。2、輸入電壓uGS控制輸出電流uui（2）恒流區(qū)（飽和區(qū)）特性曲線近似水平的部分，uui（3）擊穿區(qū)特性曲線上翹部分。uDS>U(BR)DS，管子不允許工作在這個區(qū)域。（4）夾斷區(qū)（截止區(qū)）輸出特性曲線靠近橫軸的部分。它是發(fā)生在uGS≤UGS（off）時，管子的導電溝道完全被夾斷。特點：iD≈0

uui（3）擊穿區(qū)特性曲線上翹部分。uDS>U(BR三、轉(zhuǎn)移特性曲線指JFET漏源電壓uDS一定時，輸出電流iD與輸入電壓uGS的關系曲線，即下圖為一條uDS=10V時的轉(zhuǎn)移特性曲線三、轉(zhuǎn)移特性曲線指JFET漏源電壓uDS一定時當管子工作在恒流區(qū)，uDS對iD的影響很小。IDSS是在uGS=0，uDS>

|UGS(off)|時的漏極電流實驗證明，當管子工作在恒流區(qū)，iD可近似表示為：當管子工作在恒流區(qū)，uDS對iD的影響很小。IDSS是在uG3.1.3

主要參數(shù)⒈夾斷電壓Up⒉飽和漏極電流IDSS⒊最大漏、源電壓U(BR)DS⒋最大柵、源電壓U(BR)GS⒌最大耗散功率PDM⒍直流輸入電阻RGS⒎低頻互導gm當uDS為某一確定值時，漏極電流的微小變化量與引起它變化的柵、源電壓的微小變化量之比稱為gm。gm是表征場效應管放大能力的一個重要參數(shù)，單位為mS。當UP≤uGS≤0）時，gm的近似估算公式為

3.1.3

主要參數(shù)⒈夾斷電壓Up場效應三極管的型號場效應三極管的型號,現(xiàn)行有兩種命名方法。其一是與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結型場效應管，O代表絕緣柵場效應管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結型N溝道場效應三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應三極管。第二種命名方法是CS××#，CS代表場效應管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。場效應三極管的型號場效應三極管的型號,現(xiàn)行3.2絕緣柵場效應管

絕緣柵型(IGFET)場效應管又稱金屬氧化物場效應管MOSFET(MetalOxide

SemiconductorFET)，簡稱MOS管是一種利用半導體表面的電場效應，由感應電荷的多少改變導電溝道來控制漏極電流的器件，它的柵極與半導體之間是絕緣的，其電阻大于109.它也有N溝道和P溝道兩種，其中每類又分為增強型和耗盡型兩種。增強型：uGS=0時，漏源之間沒有導電溝道，在uDS作用下無iD。耗盡型：uGS=0時，漏源之間有導電溝道， 在uDS作用下有iD。3.2絕緣柵場效應管絕緣柵型(IGFET3.2.1N溝道增強型MOSFET一、結構和符號N溝道增強型MOSFET拓撲結構左右對稱，是在一塊濃度較低的P型硅上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出電極作為D和S，在絕緣層上鍍一層金屬鋁并引出一個電極作為G。3.2.1N溝道增強型MOSFET一、結構和符號二、工作原理與特性曲線(a)uGS=0時，漏源之間相當兩個背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓，不管VDS極性如何，其中總有一個PN結反向，所以不存在導電溝道。

uGS=0，iD=0(b)當0＜uGS＜UGS(th)(開啟電壓)時，

但由于電場強度有限，數(shù)量有限，不足以形成溝道，將漏極和源極溝通，所以不可能形成漏極電流iD。二、工作原理與特性曲線(a)uGS=0時，漏源之間相當兩(c)進一步增加uGS，當uGS＞UGS(th)時，由于此時的柵極電壓已經(jīng)比較強，柵極下方的P型半導體表層中聚集較多的電子，將漏極和源極溝通，形成溝道。如果此時uDS>0，就可以形成漏極電流ID。在柵極下方導電溝道中的電子，因與P型區(qū)的載流子空穴極性相反，故稱為反型層。隨著uGS的繼續(xù)增加，反型層變厚，iD增加把開始形成反型層的uGS值稱為該管的開啟電壓UGS(th)。UDS這時，若在漏源間加電壓uDS，就能產(chǎn)生漏極電流iD，即管子開啟。uGS值越大，溝道內(nèi)自由電子越多，溝道電阻越小，在同樣uDS

電壓作用下，iD

越大。這樣，就實現(xiàn)了輸入電壓uGS對輸出電流iD

的控制。(c)進一步增加uGS，當uGS＞UGS(th)時，由于此時把開始形成反型層的uGS值稱為該管的開啟電壓UGS(th)。UDS這時，若在漏源間加電壓uDS，就能產(chǎn)生漏極電流iD，即管子開啟。uGS值越大，溝道內(nèi)自由電子越多，溝道電阻越小，在同樣uDS

電壓作用下，iD

越大。這樣，就實現(xiàn)了輸入電壓uGS對輸出電流iD

的控制。把開始形成反型層的uGS值稱為該管的開啟電壓UGSN溝道增強型MOSFET特性曲線輸出特性轉(zhuǎn)移特性曲線UuuuuuuuiuuiN溝道增強型MOSFET特性曲線輸出特性轉(zhuǎn)移特性曲線Uuuu3.2.2N溝道耗盡型MOSFETN溝道耗盡型MOSFET的結構和符號如圖所示，制造時在柵極下方的絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當uGS=0時，這些正離子已經(jīng)在感應出反型層，在漏源之間形成了溝道。于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。無須加開啟電壓（uGS=0）。3.2.2N溝道耗盡型MOSFETN溝道耗盡型MOSF當uGS＞0時，將使iD進一步增加。uGS＜0時，隨著uGS的減小iD逐漸減小，直至iD=0。對應iD=0的uGS值為夾斷電壓UGS(off)。轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線當uGS＞0時，將使iD進一步增加。uGS＜0時，3.2.3P溝道MOSFET簡介P溝道MOS管和N溝道MOS管的主要區(qū)別在于作為襯底的半導體材料的類型不同，PMOS管是以N型硅作為襯底，而漏極和源極從P區(qū)引出，形成的反型層為P型，相應的溝道為P型溝道。對于耗盡型PMOS管，在二氧化硅絕緣層中摻入的是負離子。使用時，uGS的極性與NMOS管相反。增強型PMOS管的開啟電壓UGS（th）是負值，而耗盡型的P溝道場效應管的夾斷電壓UGS(off)是正值。3.2.3P溝道MOSFET簡介P溝道MOS3.3

場效應管的主要參數(shù)、特點及注意事項3.3.1場效應管的主要參數(shù)一、性能參數(shù)1.開啟電壓UGS(th)

開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值,場效應管不能導通。2.夾斷電壓UGS(off)

夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當uGS=UGS(pff)時,漏極電流為零。3.3場效應管的主要參數(shù)、特點及注意事項3.3.1場效應3.飽和漏極電流IDSS耗盡型場效應三極管,當uGS=0時所對應的漏極電流。4.直流輸入電阻RGS結型場效應三極管，反偏時RGS約大于107Ω；絕緣柵型場效應三極管,RGS約是109～1015Ω。5.低頻跨導gm

：表示uGS對iD的控制作用。在轉(zhuǎn)移特性曲線上，gm

是曲線在某點上的斜率，也可由iD的表達式求導得出，單位為S或mS。3.飽和漏極電流IDSS4.直流輸入電阻RGS5.低頻跨導二、極限參數(shù)1、最大漏極電流IDM是指管子在工作時允許的最大漏極電流。2、最大耗散功率PDMPDM=uDSiD，它受管子的最高工作溫度的限制。3、漏源擊穿電壓U（BR）DS漏、源極間所能承受的最大電壓。4、柵源擊穿電壓U（BR）GS漏、源極間所能承受的最高電壓。二、極限參數(shù)1、最大漏極電流IDM2、最大耗散功率PDM3、3.3.2場效應管的主要特點及使用注意事項一、特點和選管原則

1、電壓控制器件，柵極基本上不取電流，輸入電阻高。所以，常用在那些只允許信號源是取小電流的高精度、高靈敏度的測量儀器、儀表等。2、參與導電的只是多子。所以不易受溫度、輻射等外界因素影響，用在環(huán)境條件變化較大的場合。3、噪聲較小。對于低噪聲、穩(wěn)定性要求高的線性放大電路宜采用。4、制造工藝簡單，所占的芯片面積小，功耗很小，使用于大規(guī)模集成。5、源極和漏極結構對稱，可以互換使用。3.3.2場效應管的主要特點及使用注意事項一、特點和選管原二、使用注意事項1、使用時，各極電源極性應按規(guī)定接入;各極限參數(shù)規(guī)定的數(shù)值絕對不能超過。2、MOS管的襯底和源極通常連接在一起，若需分開，則襯源間的電壓要保證襯源間PN結反向偏置。3、貯存時，應將管子的三個電極短路；把管子焊接到電路上或取下時，應先用導線將各電極繞在一起；焊接管子，最好斷電利用余熱焊接。4、JFET可在柵源極開路狀態(tài)下貯存，用萬用表檢查；MOS管必須用測試儀，良好接地。二、使用注意事項1、使用時，各極電源極性應按規(guī)定接入;各極限

場效應管是電壓控制器件，要建立合適的靜態(tài)工作點Q，需要有合適的柵極電壓，避免輸出波形產(chǎn)生嚴重的非線性失真。通常偏置的形式有兩種。1.自偏壓電路自偏壓電路適用于結型場效應管或耗盡型場效應管，與晶體管的射極偏置電路相似。2.分壓式偏置電路能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點，而且適用于由各種類型FET構成的放大電路。

3.4場效應管基本放大電路場效應管是電壓控制器件，要建立合適的靜態(tài)工作點Q，需因Rg上沒有壓降，IG≈0，所以s極直流電位與地相等。依靠電流ID在R上的電壓降，使電路自行提供柵極偏壓.UGS=-IDR。為減少R對放大倍數(shù)的影響，在R兩端同樣也并聯(lián)一個足夠大的旁路電容C，稱為源極旁路電容。一、自偏壓電路耗盡型NMSFET的柵偏壓是依靠自身電流ID產(chǎn)生的，故稱為自偏壓電路。3.4.1FET的偏置電路及靜態(tài)分析因Rg上沒有壓降，IG≈0，一、自偏壓電路自偏壓電路求解方程式：則：自偏壓電路求解方程式：則：二、分壓式偏置電路柵極電壓UG＝Rg2UDD／(Rgl+Rg2)

電阻R上的壓降US=IDR靜態(tài)時柵源電壓為

UGS=UG-US=-(IDR-Rg2UDD/(Rg1+Rg2))

上式稱為分壓式偏置電路的偏置線方程。這種偏壓電路適用于增強型管子的電路。二、分壓式偏置電路柵極電壓分壓式自偏壓電路設UGS=0，則：則柵偏壓而分壓式自偏壓電路設UGS=0，則：則柵偏壓而3.4.2FET放大電路的小信號模型分析法一、FET的簡化小信號模型FET是非線性器件，但當工作信號幅值足夠小、且工作在恒流區(qū)時，也可用線性電路——小信號模型來代替。3.4.2FET放大電路的小信號模型分析法一、FET的簡化二、用小信號模型法分析FET放大電路1、共源極放大電路共源極放大電路的輸出電壓與輸入電壓反相；輸入電阻高，輸出電阻主要由Rd決定.二、用小信號模型法分析FET放大電路1、共源極放大電路第三章場效應管及其基本放大電路課件第三章場效應管及其基本放大電路課件2、共漏極放大電路與三極管共集電極電路對應直流分析UG=UDDRg2/(Rg1+Rg2)UGS=UG－US=UG－IDRID=IDSS[1－(UGS/UGS(off))]2UDS=UDD－IDR由此可以解出UGS、ID和UDS。直流通路：2、共漏極放大電路與三極管共集電極電路對應直流分析直流通路：交流分析：電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：當Rg>>（Rg1∥Rg2）時，Ri≈Rg交流分析：電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：當Rg>>（Rg1∥Rg2小結1.

場效應管是除雙極型晶體管之外的另一種常用半導體器件。與晶體管相比，二者不同之處在于：晶體管是電流控制器件，有兩種載流子參與導電，屬于雙極型器件；而場效應管屬于單極型器件，只依靠一種載流參與導電，是電壓控制器件，即用柵極電壓UGS去控制輸出電流ID，其電壓控制作用表現(xiàn)為ID=gmUGS。2.

雖然場效應管和晶體管這兩種器件的控制原理有所不同，但通過類比可發(fā)現(xiàn)，將晶體管的三個極b、e、c與場效應管的三個極g、s、d相對應，就能得到形式極為相似的場效應管放大電路。小結1.

場效應管是除雙極型晶體管之外的另一種常用半導體器小結3.

在場效應管放大電路中，UDS的極性決定于溝道性質(zhì)，N(溝道)為正，P(溝道)為負；不同類型的場效應管，對偏置電壓的極性有不同要求：結型場效應管的UGS與UDS的極性相反，增強型MOS場效應管UGS與UDS的極性相同，耗盡型MOS場效應UGS的極性可正、可負、可為零。4.

靜態(tài)分析有圖解法和計算法兩種。計算法則是利用轉(zhuǎn)移特性的近似公式與偏置線方程（UGS=f(ID)的關系式）聯(lián)立求解即可得靜態(tài)值。5.

動態(tài)分析是利用微變等效電路進行分析，分析方法與三極管放大電路相同。小結3.

在場效應管放大電路中，UDS的極性決定于溝道性質(zhì)第3章場效應管及其基本放大電路第3章場效應管及其基本放大電路內(nèi)容導航3.0教學基本要求3.1結型場效應管3.2絕緣柵場效應管3.3場效應管的主要參數(shù)、特點及使用注意事項3.4場效應管基本放大電路內(nèi)容導航3.0教學基本要求3.1結型場效應管3.2教學基本要求掌握:單極型半導體三極管的外特性；共源、共漏放大電路的工作原理，靜態(tài)工作點估算及用簡化小信號模型電路分析電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。熟悉:單極型半導體三極管的工作原理，主要參數(shù)及使用方法；共源、共漏放大電路的主要特點和用途。教學基本要求掌握:單極型半導體三極管的外特性；共源、共漏放大3.1結型場效應管

場效應管是一種由輸入信號電壓來控制其電流大小的半導體三極管，所以是電壓控制器件。場效應管的分類根據(jù)結構不同分類：結型場效應管和絕緣柵場效應管場效應管：結型N溝道P溝道MOS型N溝道P溝道增強型耗盡型增強型耗盡型3.1結型場效應管場效應管是一種由輸入信號電壓來場效應管的特點：1.輸入端基本上不取電流，一次輸入電阻非常高，一般可達108~1015；2.具有噪聲低，受溫度、輻射影響小，制造工藝簡單，便于大規(guī)模集成等優(yōu)點，已被廣泛應用于集成電路中。3.場效應管都是僅由一種載流子（多數(shù)載流子）參與導電的半導體器件，故又稱為單極型三極管。從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。場效應管的特點：1.輸入端基本上不取電流，一次輸入電阻非常3.1.1結型場效應管（JFET）的結構

結型場效應管是一種利用耗盡層寬度改變導電溝道的寬窄來控制漏極電流的大小的器件。它是在N型半導體硅片的兩側(cè)各制造一個PN結，形成兩個PN結夾著一個N型溝道的結構。P區(qū)即為柵極g(G)，N型硅的一端是漏極d(D)，另一端是源極s(S)。箭頭方向表示柵結正偏或正偏時柵極電流方向。3.1.1結型場效應管（JFET）的結構結型場效應管3.1.2JFET的工作原理和特性曲線

N溝道場效應管工作時，在柵極與源極之間加負電，柵極與溝道之間的PN結為反偏。在漏極、源極之間加一定正電壓，使N溝道中的多數(shù)載流子(電子)由源極向漏極漂移，形成iD。iD的大小受uGS的控制。P溝道場效應管工作時，極性相反，溝道中的多子為空穴PN結N溝道3.1.2JFET的工作原理和特性曲線N溝道場效應

當uGS＜0時，PN結反偏，耗盡層變厚，溝道變窄，溝道電阻變大，iD減小；uGS更負，溝道更窄，iD更小；直至溝道被耗盡層全部覆蓋，溝道被夾斷，iD≈0。這時所對應的柵源電壓uGS稱為夾斷電壓UGS(off)。一、uGS對導電溝道的影響當uGS＜0時，PN結反偏，耗盡層變厚，溝道變窄，溝二、uDS對導電溝道的影響

在柵源間加電壓uGS＞UGS(off)，漏源間加電壓uDS。則因漏端耗盡層所受的反偏電壓為uGD=uGS-uDS，比源端耗盡層所受的反偏電壓uGS大,使靠近漏端的耗盡層比源端厚，溝道比源端窄，故uDS對溝道的影響是不均勻的，使溝道呈楔形。

隨uDS增大，這種不均勻性越明顯。當uDS增加到使uGD=uGS-uDS=UGS(off)時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷點，當uDS繼續(xù)增加時，預夾斷點向源極方向伸長為預夾斷區(qū)。由于預夾斷區(qū)電阻很大，使主要uDS降落在該區(qū)，由此產(chǎn)生的強電場力能把未夾斷區(qū)漂移到其邊界上的載流子都掃至漏極，形成漏極飽和電流。二、uDS對導電溝道的影響在柵源間加電壓JFET伏安特性曲線一般情況下，夾斷區(qū)僅占溝道長度的很小部分，因此UDS的增大而引起夾斷點的移動可忽略，夾斷點到源極間的溝道長度可以認為近似不變，同時，夾斷點到源極間的電壓又為一定值，所以可近似認為ＩD是不隨UDS而變化的恒值。根據(jù)管子的工作狀態(tài)，可將輸出特性曲線族分為四個區(qū)域：uuiJFET伏安特性曲線一般情況下，夾斷區(qū)僅占溝道長度uui（1）可變電阻區(qū)是uDS較小，管子尚未預夾斷時的工作區(qū)域。虛線為不同uGS是預夾斷點的軌跡，故虛線上各點uGD=UGS(off)，則虛線上各點對應的uDS=uGS-UGS(off)。2、改變uGS時，特性曲線斜率變化，因此管子漏極欲源極之間可以看成一個由uGS控制的線性電阻，即壓控電阻。uGS愈負,特性曲線斜率愈小,等效電阻愈大。特點：1、iD幾乎與uDS成線性關系，管子相當于線性電阻。uui（1）可變電阻區(qū)是uDS較小，管子尚未預夾斷時uui（2）恒流區(qū)（飽和區(qū)）特性曲線近似水平的部分，它是JFET預夾斷后所對應的工作區(qū)域。特點：1、輸出電流iD基本上不受輸出電壓uDS的影響，僅取決于uGS，故特性曲線是一族近乎平行于uDS軸的水平線。2、輸入電壓uGS控制輸出電流uui（2）恒流區(qū)（飽和區(qū)）特性曲線近似水平的部分，uui（3）擊穿區(qū)特性曲線上翹部分。uDS>U(BR)DS，管子不允許工作在這個區(qū)域。（4）夾斷區(qū)（截止區(qū)）輸出特性曲線靠近橫軸的部分。它是發(fā)生在uGS≤UGS（off）時，管子的導電溝道完全被夾斷。特點：iD≈0

uui（3）擊穿區(qū)特性曲線上翹部分。uDS>U(BR三、轉(zhuǎn)移特性曲線指JFET漏源電壓uDS一定時，輸出電流iD與輸入電壓uGS的關系曲線，即下圖為一條uDS=10V時的轉(zhuǎn)移特性曲線三、轉(zhuǎn)移特性曲線指JFET漏源電壓uDS一定時當管子工作在恒流區(qū)，uDS對iD的影響很小。IDSS是在uGS=0，uDS>

|UGS(off)|時的漏極電流實驗證明，當管子工作在恒流區(qū)，iD可近似表示為：當管子工作在恒流區(qū)，uDS對iD的影響很小。IDSS是在uG3.1.3

主要參數(shù)⒈夾斷電壓Up⒉飽和漏極電流IDSS⒊最大漏、源電壓U(BR)DS⒋最大柵、源電壓U(BR)GS⒌最大耗散功率PDM⒍直流輸入電阻RGS⒎低頻互導gm當uDS為某一確定值時，漏極電流的微小變化量與引起它變化的柵、源電壓的微小變化量之比稱為gm。gm是表征場效應管放大能力的一個重要參數(shù)，單位為mS。當UP≤uGS≤0）時，gm的近似估算公式為

3.1.3

主要參數(shù)⒈夾斷電壓Up場效應三極管的型號場效應三極管的型號,現(xiàn)行有兩種命名方法。其一是與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結型場效應管，O代表絕緣柵場效應管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結型N溝道場效應三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應三極管。第二種命名方法是CS××#，CS代表場效應管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。場效應三極管的型號場效應三極管的型號,現(xiàn)行3.2絕緣柵場效應管

絕緣柵型(IGFET)場效應管又稱金屬氧化物場效應管MOSFET(MetalOxide

SemiconductorFET)，簡稱MOS管是一種利用半導體表面的電場效應，由感應電荷的多少改變導電溝道來控制漏極電流的器件，它的柵極與半導體之間是絕緣的，其電阻大于109.它也有N溝道和P溝道兩種，其中每類又分為增強型和耗盡型兩種。增強型：uGS=0時，漏源之間沒有導電溝道，在uDS作用下無iD。耗盡型：uGS=0時，漏源之間有導電溝道， 在uDS作用下有iD。3.2絕緣柵場效應管絕緣柵型(IGFET3.2.1N溝道增強型MOSFET一、結構和符號N溝道增強型MOSFET拓撲結構左右對稱，是在一塊濃度較低的P型硅上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出電極作為D和S，在絕緣層上鍍一層金屬鋁并引出一個電極作為G。3.2.1N溝道增強型MOSFET一、結構和符號二、工作原理與特性曲線(a)uGS=0時，漏源之間相當兩個背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓，不管VDS極性如何，其中總有一個PN結反向，所以不存在導電溝道。

uGS=0，iD=0(b)當0＜uGS＜UGS(th)(開啟電壓)時，

但由于電場強度有限，數(shù)量有限，不足以形成溝道，將漏極和源極溝通，所以不可能形成漏極電流iD。二、工作原理與特性曲線(a)uGS=0時，漏源之間相當兩(c)進一步增加uGS，當uGS＞UGS(th)時，由于此時的柵極電壓已經(jīng)比較強，柵極下方的P型半導體表層中聚集較多的電子，將漏極和源極溝通，形成溝道。如果此時uDS>0，就可以形成漏極電流ID。在柵極下方導電溝道中的電子，因與P型區(qū)的載流子空穴極性相反，故稱為反型層。隨著uGS的繼續(xù)增加，反型層變厚，iD增加把開始形成反型層的uGS值稱為該管的開啟電壓UGS(th)。UDS這時，若在漏源間加電壓uDS，就能產(chǎn)生漏極電流iD，即管子開啟。uGS值越大，溝道內(nèi)自由電子越多，溝道電阻越小，在同樣uDS

電壓作用下，iD

越大。這樣，就實現(xiàn)了輸入電壓uGS對輸出電流iD

的控制。(c)進一步增加uGS，當uGS＞UGS(th)時，由于此時把開始形成反型層的uGS值稱為該管的開啟電壓UGS(th)。UDS這時，若在漏源間加電壓uDS，就能產(chǎn)生漏極電流iD，即管子開啟。uGS值越大，溝道內(nèi)自由電子越多，溝道電阻越小，在同樣uDS

電壓作用下，iD

越大。這樣，就實現(xiàn)了輸入電壓uGS對輸出電流iD

的控制。把開始形成反型層的uGS值稱為該管的開啟電壓UGSN溝道增強型MOSFET特性曲線輸出特性轉(zhuǎn)移特性曲線UuuuuuuuiuuiN溝道增強型MOSFET特性曲線輸出特性轉(zhuǎn)移特性曲線Uuuu3.2.2N溝道耗盡型MOSFETN溝道耗盡型MOSFET的結構和符號如圖所示，制造時在柵極下方的絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當uGS=0時，這些正離子已經(jīng)在感應出反型層，在漏源之間形成了溝道。于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。無須加開啟電壓（uGS=0）。3.2.2N溝道耗盡型MOSFETN溝道耗盡型MOSF當uGS＞0時，將使iD進一步增加。uGS＜0時，隨著uGS的減小iD逐漸減小，直至iD=0。對應iD=0的uGS值為夾斷電壓UGS(off)。轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線當uGS＞0時，將使iD進一步增加。uGS＜0時，3.2.3P溝道MOSFET簡介P溝道MOS管和N溝道MOS管的主要區(qū)別在于作為襯底的半導體材料的類型不同，PMOS管是以N型硅作為襯底，而漏極和源極從P區(qū)引出，形成的反型層為P型，相應的溝道為P型溝道。對于耗盡型PMOS管，在二氧化硅絕緣層中摻入的是負離子。使用時，uGS的極性與NMOS管相反。增強型PMOS管的開啟電壓UGS（th）是負值，而耗盡型的P溝道場效應管的夾斷電壓UGS(off)是正值。3.2.3P溝道MOSFET簡介P溝道MOS3.3

場效應管的主要參數(shù)、特點及注意事項3.3.1場效應管的主要參數(shù)一、性能參數(shù)1.開啟電壓UGS(th)

開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值,場效應管不能導通。2.夾斷電壓UGS(off)

夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當uGS=UGS(pff)時,漏極電流為零。3.3場效應管的主要參數(shù)、特點及注意事項3.3.1場效應3.飽和漏極電流IDSS耗盡型場效應三極管,當uGS=0時所對應的漏極電流。4.直流輸入電阻RGS結型場效應三極管，反偏時RGS約大于107Ω；絕緣柵型場效應三極管,RGS約是109～1015Ω。5.低頻跨導gm

：表示uGS對iD的控制作用。在轉(zhuǎn)移特性曲線上，gm

是曲線在某點上的斜率，也可由iD的表達式求導得出，單位為S或mS。3.飽和漏極電流IDSS4.直流輸入電阻RGS5.低頻跨導二、極限參數(shù)1、最大漏極電流IDM是指管子在工作時允許的最大漏極電流。2、最大耗散功率PDMPDM=uDSiD，它受管子的最高工作溫度的限制。3、漏源擊穿電壓U（BR）DS漏、源極間所能承受的最大電壓。4、柵源擊穿電壓U（BR）GS漏、源極間所能承受的最高電壓。二、極限參數(shù)1、最大漏極電流IDM2、最大耗散功率PDM3、3.3.2場效應管的主要特點及使用注意事項一、特點和選管原則

1、電壓控制器件，柵極基本上不取電流，輸入電阻高。所以，常用在那些只允許信號源是取小電流的高精度、高靈敏度的測量儀器、儀表等。2、參與導電的只是多子。所以不易受溫度、輻射等外界因素影響，用在環(huán)境條件變化較大的場合。3、噪聲較小。對于低噪聲、穩(wěn)定性要求高的線性放大電路宜采用。4、制造工藝簡單，所占的芯片面積小，功耗很小，使用于大規(guī)模集成。5、源極和漏極結構對稱，可以互換使用。3.3.2場效應管的主要特點及使用注意事項一、特點和選管原二、使用注意事項1、使用時，各極電源極性應按規(guī)定接入;各極限參數(shù)規(guī)定的數(shù)值絕對不能超過。2、MOS管的襯底和源極通常連接在一起，若需分開，則襯源間的電壓要保證襯源間PN結反向偏置。3、貯存時，應將管子的三個電極短路；把管子焊接到電路上或取下時，應先用導線將各電極繞在一起；焊接管子，最好斷電利用余熱焊接。4、JFET可在柵源極開路狀態(tài)下貯存，用萬用表檢查；MOS管必須用測試儀，良好接地。二、使用注意事項1、使用時，各極電源極性應按規(guī)定接入;各極限

場效應管是電壓控制器件，要建立合適的靜態(tài)工作點Q，需要有合適的柵極電壓，避免輸出波形產(chǎn)生嚴重的非線性失真。通常偏置的形式有兩種。1.自偏壓電路自偏壓電路適用于結型場效應管或耗盡型場效應管，與晶體管的射極偏置電路相似。2.分壓式偏置電路能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點，而且適用于由各種類型FET構成的放大電路。

3.4場效應管基本放大電路場效應管是電壓控制器件，要建立合適的靜態(tài)工作點Q，需因Rg上沒有壓降，IG≈0，所以s極直流電位與地相等。依靠電流ID在R上的電壓降，使電路自行提供柵極偏壓.UGS=-IDR。為減少R對放大倍數(shù)的影響