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1、第五讲 场效应管 一、场效应管的结构和符号 二、场效应管的放大原理 三、场效应管的特性曲线 四、主要参数 MOS场效应晶体管 场 效 应 管 结型场效应三极管JFET 绝缘栅型场效应三极管IGFET 分类 N沟道 P沟道 一、结型场效应晶体管 结构 G栅极（基极） S源极（发射极） D漏极（集电极） 在N型半导体硅片 的两侧各制造一个 PN结，形成两个 PN结夹着一个N型 沟道的结构。P区 即为栅极，N型硅 的一端是漏极，另 一端是源极。 工作原理 以N沟道PN结 结型FET为例 正常 放大 时外 加偏 置电 压的 要求 问题：如果是P沟道，直流偏置应如何加？ VGS0，使形成漏 电流iD。
2、栅源电压对沟道的控制作用 当VGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏源 间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。 当VGS0时，PN结反偏，耗尽层变宽，漏源间的 沟道将变窄，ID将减小。 VGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当 漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP 。 漏源电压对沟道的控制作用 当VGS=0,VDS=0时，漏电流ID=0 当VGS=0,VDS增大时，漏电流ID也增大。此时由于存在沟道电阻， 将使沟道内电位分布不均匀，其中d端与栅极间的反压最高，沿着 沟道向下逐渐降低，源端最低，从而使耗尽层成楔形分布。 当VDS继续增大到使VGS-VDS=VP
3、时，d端附 近的沟道被夹断，这称为“预夹断” 。 出现预夹断后，当VDS继续增大时，夹断长度会自上向 下延伸，但从源极到夹断处的沟道上沟道电场基本不 随VDS变化，ID基本不随VDS增加而上升，趋于饱和值。 特性曲线 (b) N沟道结型FET 转移特性曲线 (a) N沟道结型FET 输出特性曲线 增强型 耗尽型 N沟道P沟道 N沟道P沟道 二、绝缘栅型场效应管 金 属 氧 化 物 半 导 体 三 极 管 MOS管结构 以 N 沟道 增强 型 MOS 管 为 例 G栅极（基极） S源极（发射极） D漏极（集电极） B衬底 N沟道增强型 MOSFET基本上是 一种左右对称的拓 扑结构，它是在P 型
4、半导体上生成一 层SiO2 薄膜绝缘层 ，然后用光刻工艺 扩散两个高掺杂的 N型区，从N型区引 出电极 MOS管工作原理 以N沟道增强 型MOS管为 例 正常 放大 时外 加偏 置电 压的 要求 问题：如果是P沟道，直流偏置应如何加？ 栅源电压VGS对iD的控制作用 VGS|VP|时所对应的漏极 电流。 输入电阻RGS MOS管由于栅极绝缘，所以其输入电 阻非常大，理想时可认为无穷大。 饱和漏极电流IDSS 场效应管参数 低频跨导指漏极电流变化量与栅压变化量的 比值，可以在转移特性曲线上求取。 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定， 与双极型三极管的PCM相当。 低频
5、跨导gm 以MOS 管为例 BJT与FET的比较 双极型三极管场效应三极管 结结构NPN型，PNP型 C与E不可倒置使用 结结型耗尽型： N沟道 P沟道 绝缘栅绝缘栅 增强型： N沟道 P沟道 绝缘栅绝缘栅 耗尽型： N沟道 P沟道 D与S可倒置使用 载载流 子 多子、少子均参与 导电导电 多子参与导电导电 输输入 量 电电流输输入 电压输电压输 入 控制电电流控制电电流电压电压 控制电电流 BJT与FET的比较 双极型三极管场效应三极管 噪声较较大 较较小 温度 特性 受温度影响较较大受温度影响较较小，有零温 度系数点 输输入 电电阻 几十到几千欧姆 几兆欧姆以上 静电电 影响 不受静电电影响易受静电电影响 集成 工艺艺 不易大规规模集成适合于大规规模和超大规规模 集成
