1、場效應管是一種利用電場效應來控制其電流大小的半導體器件。特點：輸入電阻高、噪聲低、熱穩定性能好、抗輻射能力強。主要用于大規模和超大規模集成電路中。單極型晶體管常用于數字集成電路N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應管場效應管分類：4.1 結型場效應管結型場效應管 結構結構 工作原理工作原理 輸出特性輸出特性 轉移特性轉移特性 主要參數主要參數 4.1.1 JFET的結構和工作原理的結構和工作原理 4.1.2 JFET的特性曲線及參數的特性曲線及參數 (Junction type Field Effect Tr

2、ansisstor) 源極源極，用S或s表示N型導電溝道漏極漏極，用D或d表示 P型區P型區柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號4.1.1 JFET的結構和工作原理的結構和工作原理4.1 結型場效應管1. 結構結構 2.工作原理（以N溝道為例）vDS=0V時NGSDvDSVGSNNPPiDPN結反偏，VGS越負,則耗盡區越寬，導電溝道越窄。 VGS對溝道的控制作用對溝道的控制作用VDSNGSDVGSPPiDVGS達到一定值時耗盡區碰到一起，DS間的導電溝道被夾斷。 當溝道夾斷時，對應的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP （ 或VGS(off) ）。 VGS繼續減小對于N溝道的JFET，VP

3、 0。NGSDVDSVGSNNiDVDS=0V時PP VDS對溝道的控制作用對溝道的控制作用當VGS=0時，VDS iD G、D間PN結的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。NGSDVDSVGSPP越靠近漏端，PN結反壓越大iD 當VDS增加到使VGD=VP 時，在緊靠漏極處出現預夾斷。此時VDS 夾斷區延長溝道電阻 ID基本不變GSDVDSVGSPPiDN VGS和和VDS同時作用時同時作用時VGS越小耗盡區越寬，溝道越窄，電阻越大。iD 減小。當VP VGS0時VGS足夠大時（VGSVT）感應出足夠多電子，這里出現以電子導電為主的N型導電溝道。感應出電子V

4、T稱為閾值電或開啟電壓：在VDS 作用下開始導電的VGS 。VGS較小時，導電溝道相當于電阻將D-S連接起來，VGS越大此電阻越小。PNNGSDVDSVGSVDS0時iDPNNGSDVDSVGS當VDS不太大時，導電溝道在兩個N區間是均勻的。當VDS較大時，靠近D區的導電溝道變窄。（2 2）V VDSDS改變i iD DPNNGSDVDSVGS夾斷后，即使VDS 繼續增加，iD仍呈恒流特性。iDVDS增加，VGD=VT 時，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。（1）輸出特性曲線iDV DS0VGS03.增強型N溝道MOS管的特性曲線const.DSDGS)( vvfi可變電阻區恒流區擊穿區3.增

5、強型N溝道MOS管的特性曲線(2)轉移特性曲線0iDvGSVTvDS=10Vconst.GSDDS)( vvfi(3)計算公式)() 1(2GSDTGSTDOVvVvIiNPPgsdgsdP 溝道增強型4.參數見表4.1.1柵源端加負電壓 漏源端加負電壓1.N 溝道耗盡型予埋了導電溝道 （正離子），在P P型襯底表面形成反型層（N N型）。在vGS 0 0時，就有感生溝道，當V DS 0 0時，則有iD通過。 gsdNgsdPNe e e4.3.2 耗盡型MOSFET2.P 溝道耗盡型NPPgsdgsd予埋了導電溝道（負離子） 3.耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的耗盡型的N溝道溝道MOS

6、管管VGS=0時就有導電溝道，加反向電時就有導電溝道，加反向電壓才能夾斷。壓才能夾斷。轉移特性曲線0iDVGSVP輸出特性曲線iDvDS0vGS=0vGS04.3.3各種FET的特性比較及使用注意事項。（見P173P175）柵源電壓可正可負。4.4 場效應管放大電路場效應管放大電路 直流偏置電路直流偏置電路 靜態工作點靜態工作點 FET小信號模型小信號模型 動態指標分析動態指標分析 三種基本放大電路的性能比較三種基本放大電路的性能比較 4.4.1 FET的直流偏置及靜態分析的直流偏置及靜態分析 4.4.2 FET放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法 1. 直流偏置電路直流偏置電

7、路4.4.1 FET的直流偏置電路及靜態分析的直流偏置電路及靜態分析（1）自偏壓電路偏壓電路（2）分壓式自偏壓電路偏壓電路vGSvGSvGSvGSvGSVGS =- IDRSV GSVGVDDg2g1g2VRRR RID 4.4 結型場效應管2. 靜態工作點靜態工作點Q點：VGS 、ID 、VDSVGS =2PGSDSSD)1 (VVIIVDS =已知VP ，由VDD- ID (Rd + R )- IDR可解出Q點的VGS 、 ID 、 VDS 如知道FET的特性曲線，也可采用圖解法。4.4 結型場效應管4.4.2 FET放大電路的小信號模型分析法放大電路的小信號模型分析法1. FET小信號模

8、型小信號模型 （1）低頻模型4.4 結型場效應管（2）高頻模型4.4 結型場效應管2. 動態指標分析動態指標分析 （1 1）中頻小信號模型4.4 結型場效應管2. 動態指標分析動態指標分析 （2）中頻電壓增益（3）輸入電阻（4）輸出電阻忽略 rd iVgsVRVggsm )1(mgsRgV oVdgsmRVg mVARgRgmdm1 /iiRR 由輸入輸出回路得則giiIVR )/(g2g1g3RRR )/()1(g2g1g3mgsgsRRRRgrr 通常則)/(g2g1g3iRRRR doRR Rgrr)1(mgsgs gsgsgsmgsgsgs)(rVRVgrVV 輸出電壓與輸入電壓反相。

9、 例4.4.2 共漏極放大電路如圖示。試求中頻電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。（2）中頻電壓增益（3）輸入電阻 iVgsV)/(LgsmRRVg )/(1LmgsRRgV oV)/(LgsmRRVg mVA)/(1)/(LmLmRRgRRg 得)/(g2g1g3iRRRR 解：解：（1 1）中頻小信號模型由ioVV1 例題例題（4 4）輸出電阻 TIRIgsmVg RVT gsVTV oRm11gR 所以由圖有TTIVgsmVg m1/gR 例題例題3. 三種基本放大電路的性能比較三種基本放大電路的性能比較組態對應關系：4.4 結型場效應管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益

10、：電壓增益：beLc)/(rRR )/)(1()/()1(LebeLeRRrRR beLc)/(rRR CE：CC：CB：)/(LdmRRg )/(1)/(LmLmRRgRRg )/(LdmRRgCS：CD：CG：beb/rR輸出電阻：輸出電阻：cR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRR 1/beerRcR3. 三種基本放大電路的性能比較三種基本放大電路的性能比較4.4 結型場效應管BJTFET輸入電阻：輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：)/(g2g1g3RRR m1/gR)/(g2g1g3RRR CE：CC：CB：CS：CD：CG：dRm1/gRdR 解

11、：解：畫中頻小信號等效電路 gsmVg iV gsV2gsmRVg bIbI bI oVcbRI MVA2mcm1RgRg 6 .128 giRR coRR M 5則電壓增益為sgRR 例題例題放大電路如圖所示。已知，ms 18m g，100 試求電路的中頻增益、輸入電阻和輸出電阻。， k 1ber根據電路有 ioVV由于則 sMVA soVV iosiVVVV k 20 MisiVARRR6 .128M VAend 源極源極，用S或s表示N型導電溝道漏極漏極，用D或d表示 P型區P型區柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號4.1.1 JFET的結構和工作原理的結構和工作原理4.1 結型

12、場效應管1. 結構結構 結型場效應管的缺點：1. 柵源極間的電阻雖然可達柵源極間的電阻雖然可達107以上，但在以上，但在某些場合仍嫌不夠高。某些場合仍嫌不夠高。3. 柵源極間的柵源極間的PN結加正向電壓時，將出現結加正向電壓時，將出現較大的柵極電流。較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。2. 在高溫下，在高溫下，PN結的反向電流增大，柵源結的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。極間的電阻會顯著下降。*4.2 砷化鎵金屬砷化鎵金屬-半導體場效應管半導體場效應管（Metal-Smeiconductor Field-Effect Transi

13、stor) MESFET 以以N溝道為主溝道為主4.3 金屬金屬-氧化物氧化物-半導體場效應管半導體場效應管 MOSFET(Metal-Oxide-semiconductor type Field Effect Transistor)特點：輸入電阻很高，最高可達到1015歐姆。 表面場效應器件MOSFET絕緣柵型(IGFET)增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道耗盡型是當vGS=0時，存在導電溝道，iD0.增強型是當vGS=0時，不存在導電溝道， iD=0 。4.3 金屬金屬-氧化物氧化物-半導體場效應管半導體場效應管:(MOS)1 結構和電路符號PNNgsdP型硅襯底型硅襯底兩個兩個N區區S

14、iO2絕緣層絕緣層金屬鋁金屬鋁gsd4.3.1 N汮道增強型MOSFET三個鋁電極柵極與漏極、源極無電接觸。PNNGSDVDSVGSVGS0時VGS足夠大時（VGSVT）感應出足夠多電子，這里出現以電子導電為主的N型導電溝道。感應出電子VT稱為閾值電或開啟電壓：在VDS 作用下開始導電的VGS 。NPPgsdgsdP 溝道增強型4.參數見表4.1.1柵源端加負電壓 漏源端加負電壓3. 三種基本放大電路的性能比較三種基本放大電路的性能比較組態對應關系：4.4 結型場效應管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRR )/)(1()/()1(LebeLeRRrRR beLc)/(rRR CE：CC：CB：)/(LdmRRg )/(1