模拟电子技术第三章场效应三极管课件.ppt

1 1第三章第三章 场效应三极管场效应三极管 结型场效应管结型场效应管结型场效应管结型场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管场效应管的主要参数场效应管的主要参数场效应管的主要参数场效应管的主要参数下页下页总目录总目录2 2场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子（多数载流子），故称为单极型三极管多数载流子），故称为单极型三极管多数载流子），故称为单极型三极管多数载流子），故称为单极型三极管分类：分类：分类：分类：结型场效应管结型场效应管结型场效应管结型场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管增强型增强型增强型增强型耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型N N沟道沟道沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道N N沟道沟道沟道沟道N N沟道沟道沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道下页下页上页上页首页首页3 3一、结型场效应管一、结型场效应管1. 1. 结构结构结构结构N N型型型型沟沟沟沟道道道道耗耗耗耗尽尽尽尽层层层层g gd ds sg gd ds sP P+ +P P+ +N沟道结型场效应管的结构和符号栅栅栅栅极极极极漏极漏极漏极漏极源极源极源极源极下页下页上页上页首页首页4 42. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理u uGS GS = 0= 0u uGSGS < 0 < 0u uGS GS = = U UGS(off)GS(off)⑴⑴⑴⑴ 当当当当u uDS DS = 0= 0 时，时，时，时， u uGS GS 对耗尽层和导电沟道的影响。

对耗尽层和导电沟道的影响对耗尽层和导电沟道的影响对耗尽层和导电沟道的影响I ID D=0=0I ID D=0=0下页下页上页上页首页首页N N型型型型沟沟沟沟道道道道g gd ds sP P+ +P P+ +N N型型型型沟沟沟沟道道道道g gd ds sP P+ +P P+ +g gd ds sP P+ +P P+ +5 5沟道较宽沟道较宽沟道较宽沟道较宽，，，，i iD D 较大i iS S = = i iD Di iD Di iS Si iD Di iS Su uGSGS=0=0，，，，u uGDGD> > U UGS(off)GS(off)u uGS GS < 0< 0，，，，u uGDGD> >U UGS(off)GS(off)⑵⑵⑵⑵ 当当当当u uDS DS ＞＞＞＞ 0 0 时，时，时，时， u uGS GS 对耗尽层和对耗尽层和对耗尽层和对耗尽层和 i iD D 的影响N NP P+ +P P+ +V VGGGGV VDDDDg gd ds sN NP P+ +P P+ +V VDDDDg gd ds s沟道变窄，沟道变窄，沟道变窄，沟道变窄， i iD D 较小。

较小下页下页上页上页首页首页6 6N NP P+ +P P+ +i iD Di iS SV VGGGGV VDDDDP P+ +P P+ +i iD Di iS SV VGGGGV VDDDDu uGS GS < 0< 0，，，，u uGDGD= = U UGS(off)GS(off)，，，，u uGS GS ≤ ≤ U UGS(off)GS(off) ，，，，u uGDGD < < U UGS(off)GS(off)，，，，i iD D ≈ 0≈ 0，，，， 导电沟道夹断导电沟道夹断导电沟道夹断导电沟道夹断i iD D更小，更小，更小，更小， 导电沟道预夹断导电沟道预夹断导电沟道预夹断导电沟道预夹断下页下页上页上页首页首页7 73. 3. 特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线⑴⑴⑴⑴ 转移特性转移特性转移特性转移特性i iD D = = f f（（（（u uGSGS））））| |u uDSDS= =常数常数常数常数g gd ds smAmAV VV VI ID DV VGGGGV VDDDD场效应管特性曲线测试电路Ｎ沟道结型场效应管转移特性　　I IDSSDSSU UGS(off)GS(off)饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流栅源间加反向电压栅源间加反向电压栅源间加反向电压栅源间加反向电压 u uGSGS < < 0 0利用场效应管输入电阻高的优点。

利用场效应管输入电阻高的优点利用场效应管输入电阻高的优点利用场效应管输入电阻高的优点u uGSGS/V/Vi iD D/mA/mAO O下页下页上页上页首页首页8 8⑵⑵⑵⑵ 漏极特性漏极特性漏极特性漏极特性i iD D= =f f（（（（u uDSDS））））| |u uGSGS= =常数常数常数常数预夹断轨迹预夹断轨迹预夹断轨迹预夹断轨迹可变可变可变可变电阻区电阻区电阻区电阻区恒流区恒流区恒流区恒流区击穿区击穿区击穿区击穿区| |U UGS(off)GS(off)|8V|8VI IDSSDSSu uGSGS=0=0-4-4-2-2-6-6-8-8i iD D/mA/mAu uDSDS/V/VO O| |u uDSDS- -u uGSGS|= ||= |U UGS(off)GS(off)| |可变电阻区：可变电阻区：可变电阻区：可变电阻区：i iD D 与与与与u uDS DS 基本上呈线性关系，基本上呈线性关系，基本上呈线性关系，基本上呈线性关系，但不同的但不同的但不同的但不同的u uGS GS 其斜率不同其斜率不同其斜率不同其斜率不同恒流区：恒流区：恒流区：恒流区：又称饱和区，又称饱和区，又称饱和区，又称饱和区，i iD D 几乎与几乎与几乎与几乎与u uDS DS 无关，无关，无关，无关，i iD D 的值受的值受的值受的值受u uGS GS 控制。

控制N沟道结型场效应管的漏极特性击穿区：击穿区：击穿区：击穿区：反向偏置的反向偏置的反向偏置的反向偏置的PNPN结被击穿，结被击穿，结被击穿，结被击穿， i iD D 电流突然增大电流突然增大电流突然增大电流突然增大夹断电压夹断电压夹断电压夹断电压下页下页上页上页首页首页9 9二、绝缘栅场效应管二、绝缘栅场效应管1. N1. N沟道增强型沟道增强型沟道增强型沟道增强型MOSMOS场效应管场效应管场效应管场效应管⑴⑴⑴⑴ 结构结构结构结构P P型衬底型衬底型衬底型衬底N N+ +N N+ +B Bs sg gd dSiOSiO2 2铝铝铝铝P P衬底杂质浓度较低，衬底杂质浓度较低，衬底杂质浓度较低，衬底杂质浓度较低，引出电极用引出电极用引出电极用引出电极用B B表示N N+ +两个区杂质浓度很高，两个区杂质浓度很高，两个区杂质浓度很高，两个区杂质浓度很高，分别引出源极和漏极分别引出源极和漏极分别引出源极和漏极分别引出源极和漏极栅极与其他电极是绝缘的，栅极与其他电极是绝缘的，栅极与其他电极是绝缘的，栅极与其他电极是绝缘的，通常衬底与源极在管子内部连接通常衬底与源极在管子内部连接。

通常衬底与源极在管子内部连接通常衬底与源极在管子内部连接s sg gd dB B下页下页上页上页首页首页1010P P型衬底型衬底型衬底型衬底N N+ +s sg gd dB BN N+ +开启电压，用开启电压，用开启电压，用开启电压，用u uGS(th)GS(th)表示表示表示表示⑵⑵⑵⑵ 工作原理工作原理工作原理工作原理当当当当u uGS GS 增大到一定值时，增大到一定值时，增大到一定值时，增大到一定值时，形成一个形成一个形成一个形成一个N N型导电沟道型导电沟道型导电沟道型导电沟道N N型沟道型沟道型沟道型沟道u uGS GS > > U UGS(th)GS(th)时时时时形成导电沟道形成导电沟道形成导电沟道形成导电沟道V VGGGG导电沟道的形成导电沟道的形成导电沟道的形成导电沟道的形成假设假设假设假设u uDS DS = 0 = 0 ，，，，同时同时同时同时u uGSGS > 0> 0 靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层，靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层，靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层，靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层，若增大若增大若增大若增大u uGSGS ，则耗尽层变宽则耗尽层变宽。

则耗尽层变宽则耗尽层变宽又称之为反型层又称之为反型层又称之为反型层又称之为反型层导电沟道随导电沟道随导电沟道随导电沟道随u uGS GS 增大而增宽增大而增宽增大而增宽增大而增宽下页下页上页上页首页首页1111u uDSDS对导电沟道的影响对导电沟道的影响对导电沟道的影响对导电沟道的影响u uGSGS为某一个大于为某一个大于为某一个大于为某一个大于U UGS(th)GS(th)的固定值，的固定值，的固定值，的固定值，在漏极和源极之间加正电压，且在漏极和源极之间加正电压，且在漏极和源极之间加正电压，且在漏极和源极之间加正电压，且u uDS DS < < u uGSGS - - U UGS(th)GS(th)即即即即u uGDGD = = u uGSGS - - u uDSDS > > U UGS(th)GS(th)则有电流则有电流则有电流则有电流i iD D 产生，产生，产生，产生，i iD D使导电沟道发生变化使导电沟道发生变化使导电沟道发生变化使导电沟道发生变化当当当当u uDSDS 增大到增大到增大到增大到u uDSDS = =u uGSGS - - U UGS(th)GS(th)即即即即u uGDGD = = u uGSGS - - u uDSDS = = U UGS(th)GS(th) 时，时，时，时，沟道被预夹断，沟道被预夹断，沟道被预夹断，沟道被预夹断， i iD D 饱和。

饱和P P型衬底型衬底型衬底型衬底N N+ +N N+ +s sg gd dB BV VGGGGN N型沟道型沟道型沟道型沟道V VDDDDu uDSDS对导电沟道的对导电沟道的对导电沟道的对导电沟道的影响影响影响影响下页下页上页上页首页首页1212⑶⑶⑶⑶ 特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线I IDODOU UGS(th)GS(th)2 2U UGS(th)GS(th)预夹断轨迹预夹断轨迹预夹断轨迹预夹断轨迹可变可变可变可变电阻区电阻区电阻区电阻区恒流区恒流区恒流区恒流区i iD D/mA/mAu uDSDS/V/VO Ou uGSGS/V/Vi iD D/mA/mAO O当当当当u uGSGS ≥ ≥ U UGS(th)GS(th)时时时时下页下页上页上页截止区截止区截止区截止区转移特性曲线可近似用以下公式表示：转移特性曲线可近似用以下公式表示：转移特性曲线可近似用以下公式表示：转移特性曲线可近似用以下公式表示：首页首页13132. N2. N沟道耗尽型沟道耗尽型沟道耗尽型沟道耗尽型MOSMOS场效应管场效应管场效应管场效应管预先在二氧化硅中掺入大预先在二氧化硅中掺入大预先在二氧化硅中掺入大预先在二氧化硅中掺入大量的正离子，量的正离子，量的正离子，量的正离子，使使使使u uGSGS = 0 = 0 时，时，时，时，产生产生产生产生N N型导电沟道。

型导电沟道型导电沟道型导电沟道当当当当u uGS GS < < 0 0 时，沟道变窄，时，沟道变窄，时，沟道变窄，时，沟道变窄，达到某一负值时被夹断，达到某一负值时被夹断，达到某一负值时被夹断，达到某一负值时被夹断，i iD D ≈ 0≈ 0，称为夹断电压称为夹断电压称为夹断电压称为夹断电压u uGS GS > > 0 0 时，沟道变宽，时，沟道变宽，时，沟道变宽，时，沟道变宽，i iD D 增大g gd ds sB B下页下页上页上页首页首页P P型衬底型衬底型衬底型衬底N N+ +N N+ +s sg gd dB BN N型沟道型沟道型沟道型沟道+ + + + + ++ + + + + +动画动画1414耗尽型：耗尽型：耗尽型：耗尽型： u uGSGS = 0= 0 时无导电沟道时无导电沟道时无导电沟道时无导电沟道增强型：增强型：增强型：增强型： u uGSGS = 0= 0 时有导电沟道时有导电沟道时有导电沟道时有导电沟道特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线I IDSSDSSU UGS(off)GS(off)预夹断轨迹预夹断轨迹预夹断轨迹预夹断轨迹可变可变可变可变电阻区电阻区电阻区电阻区恒流区恒流区恒流区恒流区I IDSSDSSi iD D/mA/mAu uDSDS/V/VO Ou uGSGS=0=0-2-2-1-1+1+1+2+2u uGSGS/V/VO Oi iD D/mA/mA下页下页上页上页截止区截止区截止区截止区首页首页1515三、三、 场效应管的主要参数场效应管的主要参数1. 1. 直流参数直流参数直流参数直流参数⑴⑴⑴⑴ 饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流 I IDSSDSS是耗尽型场效应管的一个重要参数。

是耗尽型场效应管的一个重要参数是耗尽型场效应管的一个重要参数是耗尽型场效应管的一个重要参数它的定义是当它的定义是当它的定义是当它的定义是当栅源之间的电压栅源之间的电压栅源之间的电压栅源之间的电压u uGSGS等于零，等于零，等于零，等于零，而漏源之间的电压而漏源之间的电压而漏源之间的电压而漏源之间的电压u uDSDS大于夹断电压时对应的漏极电流大于夹断电压时对应的漏极电流大于夹断电压时对应的漏极电流大于夹断电压时对应的漏极电流⑵⑵⑵⑵ 夹断电压夹断电压夹断电压夹断电压 U UGS(off)GS(off)是耗尽型场效应管的一个重要参数是耗尽型场效应管的一个重要参数是耗尽型场效应管的一个重要参数是耗尽型场效应管的一个重要参数其定义是当其定义是当其定义是当其定义是当u uDSDS一定时，一定时，一定时，一定时，使使使使i iD D减小到某一个微小电流时所需的减小到某一个微小电流时所需的减小到某一个微小电流时所需的减小到某一个微小电流时所需的u uGSGS值下页下页上页上页首页首页1616⑶⑶⑶⑶ 开启电压开启电压开启电压开启电压 U UGS(th)GS(th)U UGS(th)GS(th)是增强型场效应管的一个重要参数。

是增强型场效应管的一个重要参数是增强型场效应管的一个重要参数是增强型场效应管的一个重要参数其定义是当其定义是当其定义是当其定义是当u uDSDS一定时，一定时，一定时，一定时，使漏极电流达到某一数值时所需加的使漏极电流达到某一数值时所需加的使漏极电流达到某一数值时所需加的使漏极电流达到某一数值时所需加的u uGSGS值⑷⑷⑷⑷ 直流输入电阻直流输入电阻直流输入电阻直流输入电阻 R RGSGS栅源之间所加电压与产生的栅极电流之比栅源之间所加电压与产生的栅极电流之比栅源之间所加电压与产生的栅极电流之比栅源之间所加电压与产生的栅极电流之比结型场效应管的结型场效应管的结型场效应管的结型场效应管的R RGSGS一般在一般在一般在一般在10107 7ΩΩ以上，以上，以上，以上，绝缘栅场效应管的绝缘栅场效应管的绝缘栅场效应管的绝缘栅场效应管的R RGSGS更高，一般大于更高，一般大于更高，一般大于更高，一般大于10109 9ΩΩ下页下页上页上页首页首页17172. 2. 交流参数交流参数交流参数交流参数⑴⑴⑴⑴ 低频跨导低频跨导低频跨导低频跨导g gmm用以描述栅源之间的电压用以描述栅源之间的电压用以描述栅源之间的电压用以描述栅源之间的电压u uGSGS对漏极电流对漏极电流对漏极电流对漏极电流i iD D的控制作用。

的控制作用的控制作用的控制作用⑵⑵⑵⑵ 极间电容极间电容极间电容极间电容 场效应管三个电极之间的等效电容，场效应管三个电极之间的等效电容，场效应管三个电极之间的等效电容，场效应管三个电极之间的等效电容，包括包括包括包括C CGSGS 、、、、 C CGDGD和和和和C CDSDS 极间电容愈小，管子的高频性能愈好一般为几个皮法极间电容愈小，管子的高频性能愈好一般为几个皮法极间电容愈小，管子的高频性能愈好一般为几个皮法极间电容愈小，管子的高频性能愈好一般为几个皮法下页下页上页上页首页首页18183. 3. 极限参数极限参数极限参数极限参数⑴⑴⑴⑴ 漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率P PDMDM漏极耗散功率等于漏极电流与漏源之间电压的乘积，漏极耗散功率等于漏极电流与漏源之间电压的乘积，漏极耗散功率等于漏极电流与漏源之间电压的乘积，漏极耗散功率等于漏极电流与漏源之间电压的乘积，即即即即p pD D= = i iD D u uDSDS⑵⑵⑵⑵ 漏源击穿电压漏源击穿电压漏源击穿电压漏源击穿电压U U（（（（BR)DSBR)DS在场效应管的漏极特性曲线上，当漏极电流在场效应管的漏极特性曲线上，当漏极电流在场效应管的漏极特性曲线上，当漏极电流在场效应管的漏极特性曲线上，当漏极电流i iD D急剧上急剧上急剧上急剧上升产生雪崩击穿时的升产生雪崩击穿时的升产生雪崩击穿时的升产生雪崩击穿时的u uDSDS 。

⑶⑶⑶⑶ 栅源击穿电压栅源击穿电压栅源击穿电压栅源击穿电压U U（（（（BRBR））））GSGS下页下页上页上页首页首页19193.2 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是半导体器件，即是电压控制元件电压控制元件电压控制元件电压控制元件它的输出电流决它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好输入电阻高，且温度稳定性好结型场效应管结型场效应管结型场效应管结型场效应管按结构不同按结构不同场效应管有两种场效应管有两种: :绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 本节仅介绍绝缘栅型场效应管本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类增强型和耗尽型两类增强型和耗尽型两类增强型和耗尽型两类每类每类又有又有N N沟道沟道沟道沟道和和P P沟道沟道沟道沟道之分之分20203.2.1 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管漏极漏极D 栅极和其栅极和其栅极和其栅极和其它电极及硅它电极及硅它电极及硅它电极及硅片之间是绝片之间是绝片之间是绝片之间是绝缘的，称绝缘的，称绝缘的，称绝缘的，称绝缘栅型场效缘栅型场效缘栅型场效缘栅型场效应管。

应管金属电极金属电极(1)(1) N N沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构栅极栅极G源极源极S1. 1. 增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管增强型绝缘栅场效应管SiO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N区区2121GSD符号：符号：符号：符号： 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达电阻很高，最高可达1014  漏极漏极D金属电极金属电极栅极栅极G源极源极SSiO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N区区 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属二氧化硅，故又称金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管，半导体场效应管，简称简称MOS场效应管场效应管2222(2) N(2) N沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的工作原理工作原理工作原理工作原理EGP型硅衬底型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+– 由结构图可见由结构图可见，，N+型漏区和型漏区和N+型源区之间被型源区之间被P型型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结结。

当栅源电压当栅源电压UGS = 0 时时，，不管漏极和源极之间所不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其加电压的极性如何，其中总有一个中总有一个PN结是反向结是反向偏置的，反向电阻很高，偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零漏极电流近似为零SD2323EGP型硅衬底型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+– 当当UGS > 0 时，时，P P型衬底中的电子受到电场力的吸型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；N型导电沟道型导电沟道在漏极电源的作用在漏极电源的作用在漏极电源的作用在漏极电源的作用下将产生漏极电流下将产生漏极电流下将产生漏极电流下将产生漏极电流I ID D，管子导通管子导通管子导通管子导通当当当当U UGS GS > >U UGSGS（（（（thth））））时，时，时，时，将将将将出现出现出现出现N N型导电沟型导电沟型导电沟型导电沟道，将道，将道，将道，将D-SD-S连接起连接起连接起连接起来U UGSGS愈高，导愈高，导愈高，导愈高，导电沟道愈宽电沟道愈宽电沟道愈宽电沟道愈宽2) N(2) N沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的工作原理工作原理工作原理工作原理2424EGP型硅衬底型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+–N型导电沟道型导电沟道当当UGS   UGS(th(th））后，场效后，场效应管才形成导电沟道，应管才形成导电沟道，开始导通，开始导通，若漏若漏–源之源之间加上一定的电压间加上一定的电压UDS，，则有漏极电流则有漏极电流ID产生。

产生在一定的在一定的UDS下下漏极电流漏极电流ID的大小与栅源电压的大小与栅源电压UGS有关所以，场效应管有关所以，场效应管是一种电压控制电流的是一种电压控制电流的器件 在一定的漏在一定的漏–源电压源电压UDS下，使管子由不导通变下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(thth））2) N(2) N沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的沟道增强型管的工作原理工作原理工作原理工作原理2525(3)(3) 特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线有导电沟道有导电沟道转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线无导电无导电沟道沟道开启电压开启电压开启电压开启电压U UGSGS(th(th(th(th））））UDSUGS/ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V 漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线恒流区恒流区恒流区恒流区可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区截止区截止区截止区截止区2626N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：结构结构(4)(4) P P P P沟道增强型沟道增强型沟道增强型沟道增强型 SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道 增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当U UGSGS     U UGSGS(th(th(th(th））））时才形成导时才形成导电沟道。

电沟道27272. 2. 耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号：符号： 如果如果如果如果MOSMOS管在制造时导电沟道就已形成，称为管在制造时导电沟道就已形成，称为管在制造时导电沟道就已形成，称为管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管耗尽型场效应管耗尽型场效应管耗尽型场效应管1 ) N(1 ) N沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子予埋了予埋了N型型 导电沟道导电沟道28282. 2. 耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，时，若漏若漏–源之间加上一定的电压源之间加上一定的电压UDS，也，也会有漏极电流会有漏极电流 ID 产生 当当当当U UGS GS > 0> 0时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽， I ID D 增大；增大；增大；增大； 当当当当U UGS GS < 0< 0时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄， I ID D 减小；减小；减小；减小； U UGSGS负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄， I ID D就愈小。

就愈小 当当UGS达到一定达到一定负值时，负值时，N型导电沟道消失，型导电沟道消失，ID= 0，，称为场效应管处于夹断状态（即截止）称为场效应管处于夹断状态（即截止）这时的这时的UGS称为夹断电压，用称为夹断电压，用UGS(off(off））表示 这这这这时的时的时的时的漏极电流漏极电流漏极电流漏极电流用用用用 I IDSSDSS表表表表示，称为示，称为示，称为示，称为饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流2929(2) (2) 耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型N N沟道沟道沟道沟道MOSMOS管的特性曲线管的特性曲线管的特性曲线管的特性曲线夹断电压夹断电压 耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS= 0时就有导电沟道，加反向时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断电压到一定值时才能夹断 UGS(off)转移特性曲线转移特性曲线0ID/mA UGS /V-1-2-34812161 2U UDSDS= =常数常数常数常数U DSUGS=0UGS<0UGS>0漏极特性曲线漏极特性曲线0ID/mA16 201248121648IDSS30302. 2. 耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型绝缘栅场效应管(3) P (3) P 沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管符号：符号：GSD予埋了予埋了P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子3131耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型GSDGSD增强型增强型增强型增强型N沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道GSDGSDN N沟道沟道沟道沟道P沟道沟道GG、、、、S S之间加一定之间加一定之间加一定之间加一定电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有原始原始原始原始导电沟道导电沟道导电沟道导电沟道32323. 3. 场效应管的主要参数场效应管的主要参数场效应管的主要参数场效应管的主要参数(1) (1) 开启电压开启电压开启电压开启电压 U UGS(th)GS(th)：：：：是增强型是增强型是增强型是增强型MOSMOS管的参数管的参数管的参数管的参数(2) (2) 夹断电压夹断电压夹断电压夹断电压 U UGS(off)GS(off)：：：：(3) (3) 饱和漏电流饱和漏电流饱和漏电流饱和漏电流 I IDSSDSS：：：：是结型和耗尽型是结型和耗尽型是结型和耗尽型是结型和耗尽型MOSMOS管的参数管的参数管的参数管的参数(4) (4) 低频跨导低频跨导低频跨导低频跨导 g gmm：：：：表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流表示栅源电压对漏极电流 的控制能力的控制能力的控制能力的控制能力极限参数：极限参数：极限参数：极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。

最大漏极电流、耗散功率、击穿电压最大漏极电流、耗散功率、击穿电压最大漏极电流、耗散功率、击穿电压3333 场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较 电流控制电流控制电流控制电流控制 电压控制电压控制电压控制电压控制 控制方式控制方式控制方式控制方式电子和空穴两种载电子和空穴两种载电子和空穴两种载电子和空穴两种载流子同时参与导电流子同时参与导电流子同时参与导电流子同时参与导电载流子载流子载流子载流子电子或空穴中一种电子或空穴中一种电子或空穴中一种电子或空穴中一种载流子参与导电载流子参与导电载流子参与导电载流子参与导电类类类类 型型型型 NPNNPN和和和和PNP NPNP N沟道和沟道和沟道和沟道和P P沟道沟道沟道沟道放大参数放大参数放大参数放大参数 r rcece很高很高很高很高 r rdsds很高很高很高很高 输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻较低较低较低较低较高较高较高较高 双极型三极管双极型三极管双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管单极型场效应管单极型场效应管热稳定性热稳定性热稳定性热稳定性 差差差差 好好好好制造工艺制造工艺制造工艺制造工艺 较复杂较复杂较复杂较复杂 简单，成本低简单，成本低简单，成本低简单，成本低对应电极对应电极 B—E—C G—S—D34343.2.2 场效应管放大电路场效应管放大电路 场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。

大电路 场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体管的发射极、集电极、基极管的发射极、集电极、基极管的发射极、集电极、基极管的发射极、集电极、基极 场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构上也相类似上也相类似上也相类似上也相类似 场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电路一样，包括静态分析和动态分析路一样，包括静态分析和动态分析。

路一样，包括静态分析和动态分析路一样，包括静态分析和动态分析 35351.1.1.1.自给偏压式偏置电路自给偏压式偏置电路自给偏压式偏置电路自给偏压式偏置电路3.2.2 场效应管放大电路场效应管放大电路 栅源电压栅源电压栅源电压栅源电压U UGSGS是由场效应管自身的电流提供的，是由场效应管自身的电流提供的，是由场效应管自身的电流提供的，是由场效应管自身的电流提供的，故称自给偏压故称自给偏压故称自给偏压故称自给偏压U UGSGS = –R= –RS SI IS S = –R= –RS SI ID D+ +U UDDDD R RS SC CS SC C2 2C C1 1R RD DR RGG+ +T T+ +_ _ _ _+ +_ _ _ _u ui iu uo oI IS S + +_ _ _ _U UGSGST T为为为为N N沟道耗尽型场效应管沟道耗尽型场效应管沟道耗尽型场效应管沟道耗尽型场效应管 增强型增强型增强型增强型MOSMOS管因管因管因管因U UGSGS=0=0时，时，时，时， I ID D    0 0，，，，故不能采用故不能采用故不能采用故不能采用自给偏压式电路。

自给偏压式电路自给偏压式电路自给偏压式电路3636+ +U UDDDD R RS SC CS SC C2 2C C1 1R RD DR RGG+ +T T+ +_ _ _ _+ +_ _ _ _u ui iu uo oI IS S + +_ _ _ _U UGSGS静态分析可以用估算法或图解法静态分析可以用估算法或图解法静态分析可以用估算法或图解法静态分析可以用估算法或图解法( ( ( ( 略略略略 ) ) ) )估算法：估算法：估算法：估算法：U UGSGS = – R= – RS SI ID D将已知的将已知的将已知的将已知的U UGS(off)GS(off)、、、、I IDSSDSS代入上两式，解代入上两式，解代入上两式，解代入上两式，解出出出出U UGSGS、、、、I ID D; ; 由由由由 U UDSDS= = = = U UDD DD –I–ID D( (R RD D+ + R RS S) ) 解出解出解出解出U UDSDS列出静态时的关系式列出静态时的关系式列出静态时的关系式列出静态时的关系式 对增强型对增强型对增强型对增强型MOSMOS管构成的放大电路需用图解法来管构成的放大电路需用图解法来管构成的放大电路需用图解法来管构成的放大电路需用图解法来确定静态值。

确定静态值确定静态值确定静态值3737+ +U UDDDD R RS SC CS SC C2 2C C1 1R RD DR RGG+ +T T+ +_ _ _ _+ +_ _ _ _u ui iu uo oI IS S + +_ _ _ _U UGSGS例：例：例：例：已知已知已知已知U UDDDD =20V =20V、、、、R RD D=3k=3k  、、、、 R RS S=1k=1k  、、、、 R RGG=500k=500k  、、、、U UGS(off)GS(off)= –4V= –4V、、、、I IDSSDSS=8mA=8mA，，，，确定静态工作点确定静态工作点确定静态工作点确定静态工作点解：解：解：解：用用用用估算法估算法估算法估算法U UGSGS = – = – 1 1    I ID DU UDSDS= = = = 20 20 – – 2 2（（（（ 3 + 1 3 + 1 ））））= 12 V= 12 V列出关系式列出关系式列出关系式列出关系式解出解出解出解出 U UGS1 GS1 = = –2V–2V、、、、U UGS2 GS2 = = –8V–8V、、、、I ID1D1=2mA=2mA、、、、I ID2D2=8mA =8mA 因因因因U UGS2 GS2 <

而设置的而设置的而设置的40403.源极输出器源极输出器+UDD RSC2C1RG1RG2RG+–RLuiuo+–+RG1RSRG2RG+–RL+–SDGT+–交流通路交流通路电压放大倍数电压放大倍数特点与晶体管的特点与晶体管的特点与晶体管的特点与晶体管的射极输出器一样射极输出器一样射极输出器一样射极输出器一样4141当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻： 场效应管可看作由栅源电场效应管可看作由栅源电场效应管可看作由栅源电场效应管可看作由栅源电压控制的可变电阻压控制的可变电阻压控制的可变电阻压控制的可变电阻U DS－－1V－－1.5VUGS=－－0.5V0ID/mA16 201248121648－－2V－－2.5V| | U UGSGS | |愈大，愈大，愈大，愈大， R RDSDS愈大N N N N沟道结型场效沟道结型场效沟道结型场效沟道结型场效应管的转移特性应管的转移特性应管的转移特性应管的转移特性。