《电子电路分析与实践》课件-场效应管

电子电路分析与实践场效应管张家口职业技术学院《电子电路分析与实践》教学团队目录CONTENTS01场效应管场效应管分类02场效应晶体三极管是由一种载流子导电的、用输入电压控制输出电流的半导体器件从参与导电的载流子来划分，它有自由电子导电的N沟道器件和空穴导电的P沟道器件。按照场效应三极管的结构划分，有结型场效应管和绝缘栅型场效应管两大类。

场效应管1.结构结型场效应管2.工作原理N沟道场效应管工作时，在栅极与源极之间加负电压，栅极与沟道之间的PN结为反偏。在漏极、源极之间加一定正电压，使N沟道中的多数载流子(电子)由源极向漏极漂移，形成iD。iD的大小受VGS的控制。P沟道场效应管工作时，极性相反，沟道中的多子为空穴。

N沟道PN结结型场效应管①栅源电压VGS对iD的控制作用当VGS＜0时，PN结反偏，耗尽层变厚，沟道变窄，沟道电阻变大，ID减小；VGS更负，沟道更窄，ID更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，ID≈0。这时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP。结型场效应管②漏源电压VDS对iD的影响

在栅源间加电压VGS＞VP，漏源间加电压VDS。VGD=VGS-VDS，比源端耗尽层所受的反偏电压VGS大,(如:VGS=-2V,VDS=3V,VP=-9V,则漏端耗尽层受反)。

当VDS继续增加时，预夹断点向源极方向伸长为预夹断区。由于预夹断区电阻很大，能把未夹断区漂移到其边界上的载流子都扫至漏极，形成漏极饱和电流。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VP

时，在紧靠漏极处出现预夹断点结型场效应管(3)伏安特性曲线①输出特性曲线恒流区：(又称饱和区或放大区）特点:(1)受控性：输入电压vGS控制输出电流(2)恒流性：输出电流iD

基本上不受输出电压vDS的影响。用途:可做放大器和恒流源。条件:(1)源端沟道未夹断

(2)源端沟道予夹断结型场效应管特点:(1)当VGS

为定值时,iD

是VDS

的线性函数,其阻值受VGS

控制。（2）管压降vDS很小。用途：做压控线性电阻和无触点的、闭合状态的电子开关。条件：源端与漏端沟道都不夹断

可变电阻区用途：做无触点的、接通状态的电子开关。条件：整个沟道都夹断特点：夹断区当漏源电压增大到时，漏端PN结发生雪崩击穿，其值一般为（20—50）V之间。由于VGD=VGS-VDS,故VGS越负，对应的VP就越小。管子不能在击穿区工作。击穿区可变电阻区②转移特性曲线输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制可变电阻区结型场效应管N沟道耗尽型P沟道耗尽型结型场效应管的特性小结

绝缘栅型场效应管MetalOxideSemiconductor——MOSFET

分为增强型

N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道增强型：没有导电沟道，耗尽型：存在导电沟道，N沟道P沟道

增强型N沟道P沟道

耗尽型金属-氧化物-半导体场效应管（1）栅源电压VGS的控制作用

当VGS=0V时，

在D、S间也不可能形成电流。

当0＜VGS＜VT(开启电压)时，在衬底表面形成一薄层负离子的耗尽层。漏源间仍无载流子的通道。管子仍不能导通，处于截止状态。N沟道增强型场效应管的工作原理

当VGS＞VT时，衬底表层中的自由电子数量大于空穴数量，该薄层转换为N型半导体，称此为反型层。形成N源区到N漏区的N型沟道。

1.栅源电压VGS的控制作用实现了输入电压VGS对输出电流ID的控制把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启电压VT。在漏源间加电压VDS，就能产生漏极电流

iD即管子开启当VGS＞VT自由电子将沿着沟道漂移到漏区，形成漏极电流ID；当ID从D

S流过沟道时，源极端电压最大，为VGS，由此感生的沟道最深；漏极端，栅漏间电压最小，其值为：

VGD=VGS-VDS

,由此感生的沟道也最浅。可见，在VDS作用下导电沟道的深度是不均匀的，沟道呈锥形分布。若VDS进一步增大，直至VGD=VT，即VGS-VDS=VT或VDS=VGS-VT

时，则漏端沟道消失，出现预夹断点。2.漏源电压VDS对沟道导电能力的影响当VDS为0或较小时，VGD＞VT，此时VDS

基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。当VDS增加到使VGD=VT时，漏极处沟道将缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。形成漏极电流。当VDS增加到使VGD

VT时，预夹断点向源极端延伸成小的夹断区。从漏端沟道出现预夹断点开始，ID基本不随VDS增加而变化。2.漏源电压VDS对沟道导电能力的影响1.漏极输出特性曲线MOSFET的特性曲线2.转移特性曲线—VGS对ID的控制特性转移特性曲线的斜率

gm

的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。其量纲为mA/V，称gm为跨导。

gm=

ID/

VGS

Q

（mS)

ID=f(VGS)

VDS=常数MOSFET的特性曲线绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型增强型MOS管特性小结

N沟道耗尽型MOS管，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子，形成了导电沟道。

因此，使用时无须加开启电压（VGS=0），只要加漏源电压，就会有漏极电流。当VGS＞0时，将使ID进一步增加。VGS＜0时，随着VGS的减小ID逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的VGS值为夹断电压VP

。耗尽型MOSFET2.夹断电压VP夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VP时,漏极电流为零。3.饱和漏极电流IDSS

耗尽型场效应三极管,当VGS=0时所对应的漏极电流。一、场效应三极管的参数1.开启电压VT

开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。场效应三极管的参数和型号常用场效应三极管的主要参数双极型三极管场效应三极管结构与分类NPN型PNP型C与E一般不可倒置使用

结型N沟道P沟道绝缘栅增强型N沟道P沟道绝缘栅耗尽型N沟道P沟道D与S有的型号可倒置使用载流子多子扩散少子漂移多子漂移输入量电流输入电压输入控制电流控制