场效应管2

§3.1 场效应管的类型（第一页）

这一节我们要了解场效应管的分类，各种场效应管的工作特点及根据特性曲线能判断管子的类型。

场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管） 一：结型场效应管

1.结型场效应管的分类

结型场效应管有两种结构形式。它们是N沟道结型场效应管（符号图为（1））和P沟道结型场效应管（符号图为（2）） 从图中我们可以看到，结型场效应管也具有三个电极，它们是：G——栅极；D——漏极；S——源极。电路符号中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导

电方向。

2.结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例) 在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。

3.结型场效应管的特性曲线(以N沟道结型场效应管为例) 输出特性曲线：（如图（3）所示） 根据工作特性我们把它分为四个区域，即：可变电阻区、放大区、击穿区、截止区。

对此不作很深的要求，只要求我们看

到输出特性曲线能判断是什麽类型的管子即可

转移特性曲线：

我们根据这个特性关系可得出它的特性曲线如图（4）所示。它描述了栅、

源之间电压对漏极电流的控制作用。

从图中我们可以看出当UGS=UP时ID=0。我们称UP为夹断电压。

注：转移特性和输出特性同是反映场效应管工作时，UGS、UDS、ID之间的关系，它们之间是可以互相转换的。

§3.1 场效应管的类型（第二页）

二：绝缘栅场效应管(MOS管)

1.绝缘栅场效应管的分类

绝缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型。无论是什麽沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。

2.绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)

我们首先来看N沟道增强型MOS场效应管的符号图：如图(1)所示

它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。

3.绝缘栅型场效应管的特性曲线(以N沟道增强型MOS场效应管) 它的转移特性曲线如图（2）所示；

它的输出特性曲线如图(3)所示，它也分为4个区：可变电阻区、放大区、截止区和击穿区。

注：对此我们也是只要求看到输出特性曲线和转移曲线能判断出是什麽类型的管子，即可。

§3.2 场效应管的主要参数和特点

一：场效应管的主要参数 (1)直流参数

饱和漏极电流IDSS 它可定义为：当栅、源极之间的电压等于零，而漏、源

极之间的电压大于夹断电压时，对应的漏极电流。

夹断电压UP 它可定义为：当UDS一定时，使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS 开启电压UT 它可定义为：当UDS一定时，使ID到达某一个数值时所需的UGS (2)交流参数

低频跨导gm 它是描述栅、源电压对漏极电流的控制作用。

极间电容 场效应管三个电极之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好。 (3)极限参数

漏、源击穿电压 当漏极电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的UDS。 栅极击穿电压 结型场效应管正常工作时，栅、源极之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，则产生击穿现象。

二：场效应管的特点

场效应管具有放大作用，可以组成放大电路，它与双极性三极管相比具有以下特点：

（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID； （2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很高； （3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；

（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；

（5）场效应管的抗辐射能力强。

§3.3 总结

这一节我们对前面所述的内容进行总结一下，以突出重点为目的。

下面我们通过表格把各种场效应管的符号和特性曲线表示出来：

种类 结型N耗尽沟型 道 符号 转移特性 输出特性 结型P耗尽沟型 道 增强绝型 缘栅型N沟道 耗尽型 绝缘增强栅型 型P沟

道 耗尽型 我们这一节要掌握的问题是：

（1）场效应管与三极管相比所具有的特点；

（2）根据输出特性或转移特性能判断出是什麽类型的管子（这一点是我们学习

的重点）

（3）结型和绝缘栅型场效应管的工作特点和原理（只要求我们了解）。

现在越来越多的电子电路都在使用场效应管,特别是在音响领域更是如此,场效应管与晶体管不同,它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件),其特性更象电子管,它具有很高的输入阻抗,较大的功率增益,由于是电压控制器件所以噪声小,其结构简图如图C-a.

场效应管是一种单极型晶体管,它只有一个P-N结,在零偏压的状态下,它是导通的,如果在其栅极(G)和源极(S)之间加上一个反向偏压(称栅极偏压)在反向电场作用下P-N变厚(称耗尽区)沟道变窄,其漏极电流将变小,(如图C1-b),反向偏压达到一定时,耗尽区将完全沟道\夹断\此时,场效应管进入截止状态如图C-c,此时的反向偏压我们称之为夹断电压,用Vpo表示,它与栅极电压Vgs和漏源电压Vds之间可近以表示为Vpo=Vps+|Vgs|,这里|Vgs|是Vgs的绝对值.

在制造场效应管时,如果在栅极材料加入之前,在沟道上先加上一层很薄的绝缘层

的话,则将会大大地减小栅极电流,也大大地增加其输入阻抗,由于这一绝缘层的存在,场效应管可工作在正的偏置状态,我们称这种场效应管为绝缘栅型场效应管,又称MOS场效应管,所以场效应管有两种类型,一种是绝缘栅型场效应管,它可工作在反向偏置,零偏置和正向偏置状态,一种是结型栅型效应管,它只能工作在反向偏置状态.

绝缘栅型场效应管又分为增强型和耗尽型两种,我们称在正常情况下导通的为耗尽型场效应管,在正常情况下断开的称增强型效应管.增强型场效应管特点:当Vgs=0时Id(漏极电流)=0,只有当Vgs增加到某一个值时才开始导通,有漏极电流产生.并称开始出现漏极电流时的栅源电压Vgs为开启电压.

耗尽型场效应管的特点,它可以在正或负的栅源电压(正或负偏压)下工作,而且栅极上基本无栅流(非常高的输入电阻).

结型栅场效应管应用的电路可以使用绝缘栅型场效应管,但绝缘栅增强型场效管应用的电路不能用结型 栅场效应管代替.

场效应管的主要参数 (1)直流参数

饱和漏极电流IDSS：当栅、源极之间的电压等于零，而漏、源极之间的电压大于夹断电压时，对应的

漏极电流。

夹断电压UP：当UDS一定时，使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS 开启电压UT：当UDS一定时，使ID到达某一个数值时所需的UGS

(2)交流参数

低频跨导gm： 它是描述栅、源电压对漏极电流的控制作用。

极间电容： 场效应管三个电极之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好。

(3)极限参数

漏、源击穿电压： 当漏极电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的UDS。

栅极击穿电压： 结型场效应管正常工作时，栅、源极之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，

则产生击穿现象。 场效应管的特点

场效应管具有放大作用，可以组成放大电路，它与双极性三极管相比具有以下特点：

（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID； （2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很高； （3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；

（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；

（5）场效应管的抗辐射能力强。

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