第四章场效应管

1、模拟电子技术模拟电子技术授课教师：胡玉玲授课教师：胡玉玲 第四章第四章 场效应管放大电路场效应管放大电路第四章第四章 场效应管放大电路场效应管放大电路4.1结型结型场效应管场效应管4.2金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体场效应管场效应管场效应管（场效应管（FET):利用利用电场效应电场效应来控制来控制电流电流大小，参与导大小，参与导电的只有电的只有一种一种载流子，属于载流子，属于单极型器件单极型器件。引引 言言晶体管（晶体管（BJT):电流电流控制控制电流电流的器件，参与导电的有的器件，参与导电的有两两种种载流子，属于载流子，属于双极型器件双极型器件。结型场效应管结型场效应管JFETJFET

2、金属氧化物半导体场金属氧化物半导体场效应管效应管MOSFETMOSFET场效应管有两类场效应管有两类:优点：优点： 体积小、重量轻、耗电省、输入阻体积小、重量轻、耗电省、输入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。抗高，温度稳定性好、噪声低。4. 1 JFET场效应管场效应管结型场效应管结型场效应管N N沟道结型场效应管沟道结型场效应管P P沟道结型场效应管沟道结型场效应管DGSDGS一、一、 N N沟道结型场效应管沟道结型场效应管N基底基底 ：N型半导体型半导体PP两边是两边是P区区G(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极导电沟道导电沟道1、结构、结构S源极源极NPPG(栅极栅极)D漏极漏极N沟道结型场效应

3、管沟道结型场效应管DGS2、符号、符号S源极源极PNNG(栅极栅极)D漏极漏极P沟道结型场效应管沟道结型场效应管DGS二、二、 P P沟道结型场效应管沟道结型场效应管1、结构、结构2、符号、符号三、工作原理（以三、工作原理（以N沟道为例）沟道为例）VDS=0V时时GSDVDS=0VGSNNIDPN结反偏，结反偏，|VGS|越大则耗越大则耗尽层越宽，导尽层越宽，导电沟道越窄。电沟道越窄。1、VDS=0，G、S加负电压：加负电压：NPPVDS=0时时NGSDVDS=0VGSPPIDVGS达到一定值时达到一定值时（夹断电压夹断电压VP）,耗耗尽区碰到一起，尽区碰到一起，DS间被夹断，间被夹断，这时，

4、即这时，即使使VDS 0V，漏极电，漏极电流流ID=0A。VGS对对ID的控制作用：的控制作用： 改变改变VGS的大小可以有效地控制导电沟的大小可以有效地控制导电沟道电阻大小，对于固定的道电阻大小，对于固定的 VDS ， VGS增大可增大可以使以使ID减小。减小。NGSDVDSVGS=0VGS=0且且VDS0时时耗尽区的形状耗尽区的形状PP越靠近漏端，越靠近漏端，PN结反压越大结反压越大ID 2、VGS=0，D、S加正电压：加正电压：VDS对对ID的影响：的影响： 改变改变VDS的大小可以一方面有利于的大小可以一方面有利于ID增加，增加，另一方面又增大了阻碍漏极电流增大的因素。另一方面又增大了

5、阻碍漏极电流增大的因素。3、G、S加负电压，加负电压，D、S加正电压：加正电压：NGSDVDSNNIDPPVGS越大耗尽区越越大耗尽区越宽，沟道越窄，电宽，沟道越窄，电阻越大。阻越大。但当但当VGS较小时，耗尽较小时，耗尽区宽度有限，存在导区宽度有限，存在导电沟道。电沟道。DS间相当于间相当于线性电阻。线性电阻。VGSVGSVp且且VDS较大时较大时VGDVP时耗尽区的形状时耗尽区的形状沟道中仍是电阻沟道中仍是电阻特性，但是是非特性，但是是非线性电阻。线性电阻。NGSDVDSPPIDVGSVGSVp VGD=VP时时漏端的沟道被夹断，漏端的沟道被夹断，称为称为予夹断。予夹断。VDS增大则被夹增

6、大则被夹断区向下延伸。断区向下延伸。VGSNGSDVDSPPIDVGS0时时VGS足够大时足够大时（VGSVT）感）感应出足够多电子，应出足够多电子，这里出现以电子这里出现以电子导电为主的导电为主的N型型导电沟道。导电沟道。感应出电子感应出电子VT称为开启电压称为开启电压2、VGS0时时VGS较小时，较小时，导电沟道相当导电沟道相当于电阻将于电阻将D-S连接起来，连接起来，VGS越大此电越大此电阻越小，在阻越小，在VDS一定时，电流一定时，电流Id随着随着VGS增大增大而增大。而增大。PNNGSDVDSVGSPNNGSDVDSVGS当当VDS不太大不太大时，导电沟道时，导电沟道在两个在两个N区

7、间区间是均匀的。是均匀的。3、VDS较小时较小时iDvDS0A可可变变电电阻阻区区PNNGSDVDSVGS当当VDS较大时，较大时，靠近靠近D区的导电区的导电沟道变窄。沟道变窄。4、VDS较大时较大时PNNGSDVDSVGSVDS增加，增加，VGD=VT 时，靠近时，靠近D端的沟端的沟道被夹断，称为预道被夹断，称为预夹断。夹断。预夹断后，即预夹断后，即使使VDS 继续增加，继续增加，ID仍呈恒流特仍呈恒流特性性。IDiDv DS0A饱和区饱和区注意：预夹断的临界条件：注意：预夹断的临界条件：TDSGSGDVvvv总结：总结：MOSFETMOSFET是一个电压控制型器件。是一个电压控制型器件。

8、对于对于增强增强型，改变型，改变V VGSGS的大小可以有效地控的大小可以有效地控制感应电荷的多少，对于固定的制感应电荷的多少，对于固定的 V VDSDS ， V VGSGS增增大可以使大可以使I IDD增大。增大。3 3、增强型、增强型N N沟道沟道MOSMOS管的特性曲线管的特性曲线转移特性曲线转移特性曲线0IDVGSVT输出特性曲线输出特性曲线IDV DS0VGSVT0转移特性曲线可以由输出特性曲线获得。转移特性曲线可以由输出特性曲线获得。举例书举例书204页图页图5.1.4的获得。的获得。耗尽型耗尽型:VGS=0V，加上，加上VDS有有iD存在。存在。PNNGSD绝缘层中掺有大绝缘层中

9、掺有大量的量的正离子正离子，即，即予埋了导电沟道予埋了导电沟道 GSD4.2.2 N沟道沟道耗尽型耗尽型MOS管管1、结构和电路符号、结构和电路符号P 沟道耗尽型沟道耗尽型NPPGSDGSD予埋了导予埋了导电沟道电沟道 PNNGSDVDSVGS2、工作原理、工作原理3、特性曲线：特性曲线：耗尽型的耗尽型的MOS管管VGS=0时就有导电沟时就有导电沟道，加反向电压才道，加反向电压才能夹断。能夹断。0IDVGSVT转移特性曲线转移特性曲线输出特性曲线输出特性曲线IDV DS0VGS=0VGS0总结：总结： 耗尽型的耗尽型的MOS管也是电压控制电流的管也是电压控制电流的器件，器件，可以在正或负的栅源电压下工作。可以在正或负的栅源电压下工作。1）场效应管的）场效应管的 G 、 S 、D相当于三极管相当于三极管的的B、E、C 。2）场效应管是电压控制器件，栅流基本为）场效应管是电压控制器件，栅流基本为0。3）场效应管的）场效应管的D、S可互换。可互换。场效应管与三极管比较：场效应管与三极管比较：补充：补充：MOSFET的主要参数的主要参数1、开启电压：、开启电压：VT 增强型的参数。增强型的参数。2、夹断电压：、夹断电压：VP 耗尽型的参数耗尽型的参数场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场效应管放大器输入电阻很大。场效应管放大器输入电阻很大。(2)场效应管