场效应管的基本特性

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第3章 场效应管及其应用

第3章 场效应晶体管及其应用学习目标: 1.了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们 的转移特性、输出特性以及主要参数。 2.掌握场效应晶体管的静态偏置电路与静态 分析方法。 3.掌握场效应晶体管共源极放大器、共漏极 放大器(源极跟随器)的微变等效电路与 主要性能参数。2015-7-5 1

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第3章 场效应管及其应用

本章内容

3.1 场效应晶体管的基本特性3.2 共源极场效应晶体管放大电路

3.3 源极输出器小结

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第3章 场效应管及其应用

3.1 场效应晶体管的基本特性场效应管的特点 1.场效应管是一种电压控制器件。 它是利用输入端的电场效应来控制其 输出电流的大小，从而实现放大。 2.场效应管工作时，参与导电的只有多子 一种载流子，因此又称为单极性型器件； 而三极管称为双极性器件，参与导电的有 多子和少子两种载流子。2015-7-5 3

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第3章 场效应管及其应用

3.分类：根据结构不同，场效应管分为两大类， 结型场效应管和绝缘栅型场效应管。 1)结型场效应管：利用半导体内的电场效应 来控制其漏极电流的大小 2)绝缘栅场效应管：利用半导体表面的电场 效应来控制漏极的电流 绝缘栅型场效应管----简称“MOS”管 引线电极：金属铝 绝缘介质：二氧化硅 MOS管特点：输入电阻很大，且制作工艺 简单，便于集成---实际中得到广泛的应用2015-7-5 4

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第3章 场效应管及其应用

场 效 应 晶 体 管

结型场效 应晶体管

P沟道结型场效应晶体管 N沟道结型场效应晶体管 P沟道增强型 增强型绝缘栅 场效应晶体管 N沟道增强型

绝缘栅 场效应 晶体管

耗尽型绝缘栅 场效应晶体管

P沟道耗尽型N沟道耗尽型5

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3.1.1

结型场效应晶体管----耗尽型

结型场效应管(JFET) ,它是利用半导体内的电场 效应来工作的，因而也称为体内场效应器件。 按导电沟道的不同 ，有N沟道和P沟道两类。 1、结型场效应管结构与符号(P78)

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2、结型场效应晶体管特性曲线(P78)1)输出特性曲线(P78)

iD f (u DS ) uGS 常数

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2)转移特性曲线(P79)

UGS(off)≤uDS≤0

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uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)Idss :饱和漏源电流. 指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电 压UGS=0时的漏源电流.UGS ( OFF ) 或UP: 夹断电压.是指结型或耗尽 型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅

极电压.2015-7-5 9

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3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管—MOS管1、 结构和符号 N沟道耗尽型(P80)N沟道耗尽型

N沟道增强型

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P沟道增强型和耗尽型绝缘栅场效应管(P80)P沟道增强型 P沟道耗尽型

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2、特性曲线

增强型NMOS 管输出特性(P80)

iD f (uDS ) uGS 常数

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增强型NMOS 管转移特性(P80)

u GS 2 i D I DO ( 1) U GS(th) iD当uGS>UGS(th) 时 产生的电流 IDO:UGS=2VT时对应 的电流 VT:开启电压2015-7-5 13

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3.1.3 场效应晶体管的特性参数(P82)

1. 性能参数 (1)开启电压UGS(th):是增强型MOS管特有的参 数。它是指uDS为一固定值(如10V),使iD等 于某一微小电流(如10μA)时所需要的最小 uGS值。 (2)夹断电压UGS(off):是耗尽型MOS管和结型管 的参数。它是指uDS为一固定值(如10V),而 使iD减小到某一微小电流(如10μA)时的uGS值。2015-7-5 14

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(3)饱和漏极电流IDSS:是耗尽型MOS管 和结型管的参数。它是指在uGS=0时， 使管子出现预夹断时的漏极电流。 IDSS也是结型管所能输出的最大电流。 (4)直流输入电阻RGS:是指在漏、源极 间短路的条件下，栅、源极之间所加直 流电压与栅极直流电流的比值。 一般JFET的RGS>107Ω, 而IGFET(MOS管)的RGS>109Ω。2015-7-5 15

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(5)低频跨导(互导)gm: 是指在uDS为某一定值时， diD 漏极电流iD的微变量和引 g m d u GS 起它变化的uGS微变量的 比值，即

u DS 常数

单位：西门子(S) gm反映了栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力，是 表征场效应管放大能力的一个重要参数(对应于三 极管的β)。 场效应管低频跨导gm 一般为几毫西门子2015-7-5 16

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2. 极限参数

(1)最大漏极电流IDM: 是指管子在工作时允许的最大漏极电流。 (2)最大耗散功率PDM: 最大耗散功率PDM=uDS· IDM,它受管子的 最高温度的限制，与三极管的PCM相似。

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(4)栅源击穿电压U(BR)GS: 它是栅、源极间所能承受的最大电压。 击穿会造成短路现象，使管子损坏。 (3)漏源击穿电压U(BR)DS: 它是漏、源极间所能承受的最大电压， 也就是使iD开始急剧上升(管子击穿) 时的uDS值。

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3.1.4 场效应管与晶体管的

比较(P83) 1)场效应管是电压控制型器件，而三极管 是电流控制型器件。 两种晶体管均可获得较大的电压放大倍数。 2)场效应管只有多子参与导电；三极管内 既有多子又有少子参与导电 3)少子受温度、辐射等因素影响较大，因 而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗 辐射能力强。

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