場效應管與雙極型晶體管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩定性好。結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOS場效應管有兩種:N溝道P溝道耗盡型增強型耗盡型增強型N溝道P溝道§5場效應管放大電路G(柵極)S源極D漏極1、結構5.1結型場效應管(JFET)擴散情況：NP>>NNNPP基底

：N型半導體兩邊是P區導電溝道NPP5.1.1JFET的結構和工作原理NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGS符號柵極上的箭頭表示柵極電流的方向（由P區指向N區）。

結型場效應管代表符號中柵極上的箭頭方向，可以確認溝道的類型。PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGS符號2、工作原理（以N溝道為例）vDS=0V時vGSNGSDvDSNNPPiDPN結反偏，vGS越大則耗盡區越寬，導電溝道越窄。vGS<0V(1)vGS對導電溝道及iD的控制vDS=0V時NGSDvDSvGSNNiDPPvGS越大耗盡區越寬，溝道越窄，電阻越大。但當vGS較小時，耗盡區寬度有限，存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。VDS=0時NGSDVDSVGSPPIDVGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使vDS0V，漏極電流iD=0A。vGS<Vp且vDS>0、vGD=vGS-vDS<VP時耗盡區的形狀NGSDvDSvGSPPiD越靠近漏端，PN結反壓越大6V6V0V2V4V

導電溝道中電位分布情況

(1)vDS對iD的影響vGS<Vp且vDS較大時vGD<VP時耗盡區的形狀NGSDvDSvGSPPiD溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。vGS<VpvGD=VP時vDS增大則被夾斷區向下延伸。NGSDvDSvGSPPiD漏端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。vGS<VpvGD=VP時此時，電流iD由未被夾斷區域中的載流子形成，基本不隨vDS的增加而增加，呈恒流特性。NGSDvDSvGSPPiD結論：（1）因為柵源間加反向電壓，故柵極幾乎不取電流；（2）輸出電流id受vGS控制，故場效應管是一種電壓控制器件；（3）由于受電場梯度的影響，耗盡層呈上寬下窄的形式，故總是溝道的上部先被夾斷；NGSDvDSvGSPPiD恒流區（飽和區）-2VvGS=0V-1V-3V-4V-5V予夾斷曲線vDSiD0擊穿區5.1.2JFET的特性曲線及參數１.輸出特性可變電阻區夾斷區vmAvvDSvGS（1）轉移特性

ID=f(VGS)|Vds飽和漏電流IDSS：vGS=0時的漏極電流。飽和漏極電流夾斷電壓轉移特性曲線一定vDS下的iD-vGS曲線夾斷電壓VP：iD接近于0時的柵源電壓。①飽和區中的各條轉移特性幾乎重合，通常我們就用一條曲線來表示。②轉移特性的經驗公式：2.轉移特性VGSiDIDSS0VP予夾斷曲線iDvDS2VvGS=0V1V3V4V5V可變電阻區夾斷區恒流區輸出特性曲線0P溝道JFET飽和漏極電流夾斷電壓轉移特性曲線一定vDS下的iD-vGS曲線vGS0iDIDSSVP(a)輸出特性曲線(b)轉移特性曲線由輸出特性曲線畫出轉移特性曲線一、直流參數

(1)夾斷電壓VP：當柵源電壓vGS=VP時，iD=0。

(2)飽和漏極電流IDSS(ID0)：IDSS指的是對應vGS=0時的漏極電流。

(3)直流輸入電阻RGSRGS在106~109Ω之間。通常認為RGS

→∞。３.主要參數二、極限參數

場效應管也有一定的運用極限，若超過這些極限值，管子就可能損壞。場效應管的極限參數如下：

(1)最大漏源電壓V(BR)DS。

(2)最大柵源電壓V(BR)GS。

(3)最大功耗PDM：PDM=ID·VDS三、交流參數

1跨導gm

gm的大小可以反映柵源電壓VGS對漏極電流iD的控制能力的強弱。

gm可以從轉移特性或輸出特性中求得，也可以用公式計算出來。

2.輸出電阻r

ds輸出電阻rds定義為場效應管的零溫度系數點

四、關于溫度穩定性場效應管導電機理為多數載流子導電，熱穩定性較晶體三極管好。而且場效應管還存在一個零溫度系數點，在這一點工作，溫度穩定性會更好。

結型場效應管的缺點：1.柵源極間的電阻雖然可達107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結加正向電壓時，將出現較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。5.2絕緣柵場效應管(MOS管):PP型基底SiO2絕緣層金屬鋁+++++------電子反型層MOS電容E+++++PP型基底SiO2絕緣層

金屬鋁------電子反型層摻入了大量的堿金屬正離子Na+或K+一、結構和電路符號PNNGSDP型基底兩個N區SiO2絕緣層導電溝道金屬鋁GSDN溝道增強型N溝道耗盡型PNNGSD予埋了導電溝道GSDNPPGSDGSDP溝道增強型P溝道耗盡型NPPGSDGSD予埋了導電溝道二、MOS管的工作原理以N溝道增強型為例PNNGSDvDSvGSvGS=0時D-S間相當于兩個反接的PN結iD=0對應截止區PNNGSDvDSvGSvGS>0時vGS足夠大時（vGS>VT）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稱為開啟電壓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。PNNGSDvDSvGSPNNGSDvDSvGS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。PNNGSDvDSvGS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。三、增強型N溝道MOS管的特性曲線轉移特性曲線0iDvGSVT輸出特性曲線iDvDS0iGS>0四、耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管vGS=0時就有導電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉移特性曲線0iDvGSVT輸出特性曲線iDvDS0vGS=0vGS<0vGS>0五、說明：（1）MOS管由四種基本類型；（2）MOS管的特性與結型場效應管的特性類似；（3）增強型的MOS管的vGS必須超過一定的值以使溝道形成；耗盡型的MOS管使形成溝道的vGS可正可負；（4）MOS管的輸入阻抗特別高（5）衡量場效應管的放大能力用跨導

單位：ms六、MOS管的有關問題（2）交流參數 低頻跨導： 極間電容：柵源電容CGS，柵漏電容CGD，漏源電容CDS（3）極限參數最大漏極電流IDM，最大耗散功率P0M，漏源擊穿電壓V(BR)DS

柵源擊穿電壓VBR)GS1、主要參數

（1）直流參數開啟電壓VT——指增強型的MOS管夾斷電壓VP——指耗盡型的MOS管零柵壓漏極電流IDSS直流輸入電阻：通常很大1010~1015Ω左右六、MOS管的有關問題2、場效應管與三極管的比較六、MOS管的有關問題3、使用注意事項（1）結型場效應管的柵源電壓不能接反，但可在開路狀態下保存；（2）MOS管在不使用時，須將各個電極短接；（3）焊接時，電烙鐵必須有外接地線，最好是斷電后再焊接；（4）結型場效應管可用萬用表定性檢測管子的質量，而MOS管必須用專門的儀器來檢測；（5）若用四引線的場效應管，其襯底引線應正確連接；vGSiD0vDS:N溝道加正壓

P溝道加負壓各種場效應管的轉移特性和輸出特性對比

(a)轉移特性IDSSVPIDSSN溝道JFETN溝道增強MOSVTN溝道耗盡MOSP溝道耗盡MOSP溝道增強MOSVTP溝道JFETIDSSVPVPVP各種場效應管的轉移特性和輸出特性對比

(b)輸出特性結型vGS和vDS相反增強型vGS同vDS同極性耗盡型vGS任意

極性放大區條件vDSN溝道管：正極性(vDS>0)vDS>vGS－VP>0P溝道管：負極性(vDS<0)vDS<VGS－VP<0vGS結型管：反極性增強型MOS管：同極性耗盡型MOS管：雙極型N溝道管：vGS>VP(或VT)P溝道管：vGS<VP(或VT)FET放大偏置時vDS與vGS應滿足的關系§5.4場效應管放大電路(1)靜態：適當的靜態工作點，使場效應管工作在恒流區，場效應管的偏置電路相對簡單。(2)動態：能為交流信號提供通路。組成原則：靜態分析：估算法、圖解法。動態分析：微變等效電路法。分析方法：

場效應管是電壓控制器件。它利用柵源電壓來控制漏極電流的變化。它的放大作用以跨導來體現，在場效應管的漏極特性的水平部分，漏極電流iD的值主要取決于vGS，而幾乎與vDS無關。1、自偏壓電路2、分壓式自偏壓電路Rg：使g與地的直流電位幾乎相同（因上無電流）。R：當IS流過R時產生直流壓降ISR，使S對地有一定的電壓：VGS=－ISR=－IDR<0場效應管的直流偏置電路及靜態分析1.直流偏置電路VDDRdR-Rg+vGSiD-viC1+CSC2-+RLvoVDD=18VRCRg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kT++Cb2Cb147u4.7u0.01uQ點：VGS、ID、VDSVGS=VDS=已知VP，由VDD-ID(Rd+R)-IDR可解出Q點的VGS、ID、VDS靜態工作點以自偏壓電路為例(1)近似估算法Cb10.01u4.7uCb2VDD=18VRCRdRg10M30k2kT++47u++--gsdvivoVDS=VDD-ID(Rd+R)VP=-1VIDSS=0.5mAID=0.5mA(1+0.4-2ID)2ID=(0.95+0.64,0.95-0.64)mAID<=IDSSVDD=18VRCRg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kT++Cb2Cb147u4.7u0.01u以自偏壓電路為例(2)圖解分析法VGS=0vVdsiD3v1.5v-3v-1.5v由輸出回路：VDD=VDS+ID(RD+RS)作出直流負載線在轉移特性上作源極負載線點所對應的VDS、VGS、ID；UGSiD-31.501.53VDD由輸出特性：ID=f(Vds)|VGS由輸入回路：VGS=VG－VS=－IDRS作負載轉移特性VDSVGSID（1）根據VDD=Vds+ID（RD+RS）在輸出特性上作直流負載線；（2）作負載轉移特性；（3）作源極負載線；（4）決定靜態工作點；（5）在轉移特性和輸出特性上求出QVGS=0vVDSiD3v1.5v-3v-1.5vVGSiD-31.501.53VDDVDSVGSID步驟：5.4.2場效應管的微變等效電路GSD跨導：反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力，相當于轉移特性中工作點處的斜率。漏極輸出電阻：（很大，常可以看作開路）；它是輸出特性工作點處的切線斜率的倒數。vGSiDvDS1、參數的導出

很大，可忽略。2、等效電路GSDvGSiDvDSSGDrDSSGDGSDvGSiDvDS3、gm的求法由得在工作點上：vGS=VGS其中：——場效應管為零偏置時的跨導一、靜態分析求：VDS和

ID。設：VG>>VGS則：VGVS而：IG=0所以：voVDD=20VRSviCSR1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k例5.1VDD=20VvoRSviCSR1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、動態分析微變等效電路Ro=RD=10k