双极型三极管：Bipolar Junction Transistor只有一种极性的载流子参与导电.三极管有两种极性的载流子参与导电.单极型三极管(场效应管)：Field Effect Transistor场效应管的分类：结型（JFET）：绝缘栅（IGFET）：N沟道/P沟道MOSFET增强型：耗尽型：N沟道/P沟道N沟道/P沟道学习方法建议：（将FET和BJT进行类比学习）结构工作原理特性曲线主要参数小信号模型 GGD DS S GGD DS S GGD DS S GGD DS SGGD DS SGGD DS S精选课件2.2 结型场效应管一、 JFET的结构和符号 NP+P+DSGDGSDGSPN结栅极漏极源极N沟道JFET的电路符号导电沟道P沟道JFETPN+N+DS漏极源极P沟道JFET的电路符号# 符号中的箭头方向表示什么？表示栅极-沟道间的PN结正偏时栅极电流的方向FET和BJT的电极对应关系：G-B；D-C；S-E；#因FET结构对称，漏极和源极可互换使用BJT不能）精选课件二、JFET的工作原理因栅极沟道间的PN结反偏，栅极电流iG0；栅极不取电流栅极输入阻抗高达107以上。
在D-S间加一个正电压uDS0,N沟道中的多子在电场作用下由S向D漂移运动，形成漏极电流iD，iD的大小受uGS的控制下面主要讨论uGS对iD的控制作用以及uDS对iD的影响GGN NP P+ +P P+ +D DS SiDiG*FET的“栅极不取电流”这一点很重要，它能给我们的分析带来极大的方便FET三个电极的电流关系为：iG0 ；iDiSN沟道JFET:P沟道JFET:只有一种载流子（多子）参与导电；2.2结型场效应管注意：JFET工作时，必须使栅极-沟道间的PN结反偏精选课件GGN NP P+ +P P+ +D DS S1、uGS对iD的控制作用uDS=0时，uGS对导电沟道的影响uGS=0导电沟道最宽增大|uGS|，耗尽层加宽，导电沟道变窄当|uGS|=|UGS(off)|时，耗尽层合拢，导电沟道被夹断GGN NP P+ +P P+ +D DS S“夹断电压”结论：栅源电压通过改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流，称为“电压控制电流器件”GGN NP P+ +P P+ +D DS S|uGS|增大0UGS(off)|uGS|越大，沟道越窄，沟道电阻越大，iD越小；|uGS|越小，沟道越宽，沟道电阻越小，iD越大。
精选课件uGS=0；uDS=0uDS0GGN NP P+ +P P+ +D DS S沟道预夹断后，uDS2、uDS对iD的影响当uDS较小时，由于沟道较宽，iD随uDS的增大成正比地增大；D、S间的电位梯度使导电沟道呈楔形；uDS |uGD| 耗尽层越宽当uGD=uGS-uDS=UGS(off)(负数)两耗尽层在A点相遇，为预夹断状态预夹断方程）夹断区长度外电压的增量主要降落在夹断区上iD趋于饱和，不再随uDS的增加而上升uDSiD0 UGD=UGS(off)BUDS IDSS饱和漏极电流iDAuDSBUDS，PN结击穿，iD急剧增大uGS=0改变的uGS值，得到一簇特性曲线1V-2V-3V即：uDS=uGS-UGS(off)JFET的输出特性曲线综上分析可知：沟道中只有一种载流子参与导电，所以FET也称为单极型三极管，具有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优点JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此iG0，输入电阻很高JFET是电压控制电流器件，iD受uGS控制预夹断前iD与uDS近似呈线性关系；预夹断后，iD趋于饱和精选课件uDSiD0 0 0 0- -4 4- -1 1- -2 2- -3 3uGS=uDS三、JFET的特性曲线及参数1.输出特性曲线可变电阻区（沟道未夹断）恒流区（沟道部分夹断）截止区（沟道全部夹断）IDSS可变电阻区恒流区击穿区截止区UGS(off)沟道电阻受栅源电压控制。
作放大器件时应工作在恒流区，其大信号方程为：DGSiD受uGS控制，基本不受uDS的影响BUDSuGSUGS(off)预夹断轨迹GGD DS SN NuGSP P+ +P P+ +GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDSGGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDSGGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDS预夹断（沟道刚刚夹断）精选课件2.转移特性曲线（FET工作在恒流区）表示漏源电压一定，栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用曲线方程为：024641220UGS=0V-1-2-3-4UGS(off)-4-1-2-30246转移特性曲线IDSS精选课件GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDSuGDuGS(off)预夹断状态3、已知JFET三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDS可变电阻区uGDuGS(off)GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDS饱和区/恒流区GS(off)uGDuGGD DS SN NuGSP P+ +P P+ +截止区uGSuGS(off)精选课件N沟道JFETP沟道JFET 电源极性uGS 0； uDS 0uGS 0； uDS 0夹断电压UGS(0ff) 0截止区uGS uGS(off)可变电阻区uGD uGS(off)uGD uGS(off)预夹断状态uGD= uGS(off)uGD= uGS(off)恒流区uGDuGS(off)3、已知JFET三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？认清器件类型：N沟道/P沟道；看uGS与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定是否工作在截止区；若不截止，看uGD与夹断电压uGS(0ff)的关系，最后确定工作状态。
精选课件例题：P73题2.16：+6V-2V+8V-5V-8V截止区uGSUGS(off)uGD=-8V UGS(off)恒流区uGS2VuGS5VUGS(off)uGSUGS(off)恒流区精选课件4.JFET的主要参数（1）夹断电压UGS(off)：（2）饱和漏极电流IDSS：uGS=0，沟道被夹断后的漏极电流漏-源短路，在栅-源间加一定反偏电压时的栅-源直流电阻，其值可达106109iDuGS0UGS(off)IDSS使沟道全夹断的栅源电压实测时一般将uDS设定为某一个固定数值，使漏极电流iD等于某一微小数值（如20微安）时，栅极上所加的偏压就是夹断电压3）直流输入电阻RGS：精选课件（4）低频跨导gm：反映电压uGS对iD的控制能力，是表征FET放大能力的一个重要参数uGS=0时FET的跨导实际计算时，以静态工作点处的UGSQ或IDQ代入计算注意gm的值随工作点的不同而不同gm的值较小，零点几到几mS，因此FET的放大能力比BJT弱GSoffGSGSDSSmduUuIdg12)(-=Q精选课件（5）漏极输出电阻rds：反映了漏源电压uDS通过沟道长度效应对漏极电流iD的影响在饱和区，iD随uDS改变很小，所以rds的数值很大，在几十到几百千欧之间。
精选课件（7）栅源击穿电压BUGS：使栅源间PN结的反向电流开始急剧增加的uGS值8）最大耗散功率PDM：（6）漏源击穿电压BUDS：发生雪崩击穿，iD开始急剧上升时的uDS值uGS越负，BUDS越小iD0 0 0 0- -4 4- -1 1- -2 2- -3 3uGS=IDSS可变电阻区恒流区击穿区截止区BUDSGGN NP P+ +P P+ +D DS SiD漏极最大允许耗散功率决定于FET允许的温升精选课件四、JFET的交流小信号模型（恒流区）GDSGDSGDS共源（CS）组态共漏（CD）组态共栅（CG）组态1、JFET的三种基本组态：下面以共源组态的N沟道JFET为例，推导FET的交流小信号模型精选课件SGDid+-uds+-ugsiG2、JFET的交流小信号模型自变量取：uGS、uDS;应变量取：iG、iD输入、输出端口的VA关系分别为：在Q点对iD进行全微分得:-uds+ugs gmugs-+rdsFET低频小信号线性模型GDidS精选课件模型特点：栅极断开；为电压控制型器件适用场合：该模型适用于工作在中、低频段的FET，而且与JFET的组态无关uds+ugs gmugs-+rdsFET低频小信号线性模型GDidS精选课件2.3金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）（a）增强型N沟道MOSFET（b）增强型P沟道MOSFET（c）耗尽型N沟道MOSFET（c）耗尽型P沟道MOSFET当uGS=0时，没有导电沟道当uGS=0时，就存在导电沟道GGD DS S（a）GGD DS S（b）B BB BGGD DS S（c）GGD DS S（d）B BB B精选课件P型衬底2.3.1N沟道增强型MOSFET2.3MOS场效应管一、结构和符号N+N+GBSD在分立元件中，衬底一般与源极相接，封装后有三个电极。
箭头方向表示由P型衬底指向N型沟道G与S、D之间均无电接触，称为绝缘栅型场效应管二氧化硅绝缘层输入阻抗高：（栅极不取电流）因栅极绝缘，输入阻抗可达10101015iG=0；iDiS绝缘：三个电极的电流关系：GGD DB BS S精选课件P型衬底GSDBN+N+二、工作原理JFET利用栅源反偏电压控制PN结的厚度，控制导电沟道的宽窄来改变沟道电阻的大小，从而控制漏极电流的大小为增强型MOSFET）1、当uGS=0时：MOSFET利用栅源电压产生的电场的大小，控制半导体感生电荷的多少来改变沟道电阻，从而控制漏极电流的大小JFET与MOSFET的导电机理不同：栅极表面下无感生电荷，无导电沟道，无论D、S间加何种极性的电压，总有一个PN结处于反偏，iD0精选课件P型衬底GSDBN+N+2、若uGS0时（uDS=0）G到B电场（均匀）排斥空穴、吸引电子当uGSUGS(th)(反型层)uGS 反型层 沟道电阻若在DS间加一个正电压，则 iD 形成N型薄层“开启电压”DS间形成导电沟道 uGS对iD有控制作用结论： 栅源电压通过改变半导体表面感生电荷的多少来改变沟道电阻从而控制漏极电流的大小，也是“电压控制电流器件”。
精选课件3、导电沟道形成后，uDS对iD的影响uDS较小时，满足条件 uGD=uGS-uDSUGS(th)此时沟道连续，iD uDSGSDP型衬底BN+N+随uDS的增大，漏端沟道明显变窄，此时沟道预夹断沟道夹断后,uDS上升,iD 趋于饱和由于D、S间存在电位差，D端高，S端低，导电沟道呈楔形预夹断方程uDSiD0uGSuGS(th)BUDS 6V当uGD=uGS-uDSUGS(th) 5V 4VuDSBUDS,PN结击穿,iD急剧增大改变的uGS值，得到一组特性曲线精选课件三、特性曲线和特性方程uGS0;uDS0要求：i iD Du uDSDS0 04V4V3V3V2V2V5V5V1.输出特性可变电阻区恒流区击穿区截止区uGS=UGS(th)uGD=UGS(th)预夹断BUDS*MOSFET作放大器件时应工作在恒流区在数字逻辑电路中，MOSFET常作为开关器件，工作在可变电阻区或截止区精选课件三、特性曲线和特性方程2.大信号特性方程*增强型MOSFET工作在恒流区时的大信号特性方程为：忽略沟道调制效应，则特性方程为：IDO是uGS=2UGS(th)时的iD值增益系数（mA/V2)精选课件3.转移特性曲线i iD Du uDSDS0 05V5V4V4V3V3V2V2V10V10Vi iD Du uGSGS0 0UGS(th)I IDODO2UGS(th)（恒流区）转移特性曲线的方程：精选课件截止区uGSuGS(th)GSDP衬底BN+N+可变电阻区uGDuGS(th)GSDP衬底BN+N+预夹断uGD 0； uDS 0uGS 0； uDS 0UG。