实用模拟电子技术教程第3章电子课件

1、实用模拟电子技术教程第3章电子实用模拟电子技术教程主编：徐正惠主编：徐正惠副主编：副主编： 刘希真刘希真 张小冰张小冰实用模拟电子技术教程第3章电子第一篇第一篇 常用半导体器件常用半导体器件 介绍常用半导体器件，包括晶体二极介绍常用半导体器件，包括晶体二极管、晶体三极管、场效应管和其他半导管、晶体三极管、场效应管和其他半导体器件的结构、工作原理、分类、主要体器件的结构、工作原理、分类、主要性能指标、国家标准规定的命名方法以性能指标、国家标准规定的命名方法以及主要应用及主要应用。 实用模拟电子技术教程第3章电子第第3 3章半导体场效应管章半导体场效应管学习要求：学习要求：了解场效应管的分类；掌握

2、结型场效应管的结构、输出特了解场效应管的分类；掌握结型场效应管的结构、输出特性曲线可变电阻区、恒流区和夹断区的划分以及夹断性曲线可变电阻区、恒流区和夹断区的划分以及夹断电压、饱和漏极电流和跨导等主要参数的定义；掌握电压、饱和漏极电流和跨导等主要参数的定义；掌握N N沟道增强型绝缘栅场效应管输出特性曲线三个区域的沟道增强型绝缘栅场效应管输出特性曲线三个区域的划分和开启电压、跨导等主要参数的定义；了解上述划分和开启电压、跨导等主要参数的定义；了解上述两种场效应管漏极电流和栅两种场效应管漏极电流和栅- -漏极电压之间的关系；学漏极电压之间的关系；学会根据栅极电压及夹断电压（开启电压）求解漏极电会根据

3、栅极电压及夹断电压（开启电压）求解漏极电流的方法。流的方法。 第一篇第一篇 常用半导体器件常用半导体器件实用模拟电子技术教程第3章电子场效应管分为两大类：场效应管分为两大类： 3.1 3.1 场效应管的分类场效应管的分类 结型场效应管结型场效应管: :简称简称JFETJFET，是英文，是英文Junction type Junction type Field Effect TransistorField Effect Transistor的缩写。的缩写。 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管: :由金属由金属- -氧化物（二氧化硅）氧化物（二氧化硅）- -半导体组成，这些材料的英文是半导体组成，这些

4、材料的英文是Metal-Oxide-Metal-Oxide-SemiconductorSemiconductor，其缩写为，其缩写为MOSMOS，因此，绝缘栅型，因此，绝缘栅型场效应管也称场效应管也称MOSMOS管。管。按照工作方式的不同，结型场效应管和绝缘栅型场效应管又按照工作方式的不同，结型场效应管和绝缘栅型场效应管又分为沟道和沟道两类，沟道和沟道绝缘栅型场效应分为沟道和沟道两类，沟道和沟道绝缘栅型场效应管又有增强型和耗尽型之分。管又有增强型和耗尽型之分。19751975年以后，又开发了垂直导年以后，又开发了垂直导电型的电型的MOSMOS管，称为管，称为VMOSVMOS管。因此，场效应管的

5、分类可以用管。因此，场效应管的分类可以用下面的图表示。下面的图表示。实用模拟电子技术教程第3章电子 3.1 3.1 场效应管的分类场效应管的分类) / ( 4 . 1 ) / (5 . 07 . 0845. 0125. 1VmAVmAgm实用模拟电子技术教程第3章电子1 1、结构、结构 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.1 3.2.1 结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管的结构和工作原理 结型场效应管分结型场效应管分N N沟道和沟道和P P沟道两种，右图是沟道两种，右图是N N沟道结沟道结型场效应管的结构示意图。型场效应管的结构示意图。 结构特点：结构特点：)off(G

6、SGSUu * *有两个有两个PNPN结，图中划斜线的结，图中划斜线的部分为两个部分为两个PNPN结的空间电荷区结的空间电荷区（耗尽层）；（耗尽层）； * *两个空间电荷区之间为两个空间电荷区之间为N N型型区，称为区，称为N N沟道。沟道。 * *两个两个P P型区引出电极并连接在一起，称为栅极型区引出电极并连接在一起，称为栅极G G，N N型半导型半导体的两端各引出一个电极，分别称为漏极体的两端各引出一个电极，分别称为漏极D D和源极和源极S S。 电路符号：电路符号： 实用模拟电子技术教程第3章电子2 2、空间电荷区的两个性质、空间电荷区的两个性质 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应

7、管- -3.2.1 3.2.1 结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管的结构和工作原理 讨论结型场效应管工作原讨论结型场效应管工作原理之前，首先复习理之前，首先复习PNPN结空间结空间电荷区的两个重要性质：电荷区的两个重要性质： （1 1）空间电荷区内没有）空间电荷区内没有可自由移动的电荷，因可自由移动的电荷，因此不能导电；此不能导电； （2 2）空间电荷区的宽度会）空间电荷区的宽度会随随PNPN结两端所加电压的大小结两端所加电压的大小而变化。而变化。 )(0offGSGSUu)(0offGSGSUu)(0offGSGSUu实用模拟电子技术教程第3章电子3 3、场效应管工作原理、场效应管工作

8、原理 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.1 3.2.1 结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管的结构和工作原理 首先讨论栅极开路时的情况：首先讨论栅极开路时的情况：在场效应管漏极在场效应管漏极D D和源极和源极S S之之间加上正电压间加上正电压V VDDDD ，由于空间电荷区没有可以移动的电荷，电，由于空间电荷区没有可以移动的电荷，电流仅在流仅在N N型区流动，因此将型区流动，因此将N N型区称为导电沟道。栅极开路情型区称为导电沟道。栅极开路情况下，整个场效应管相当于一个电阻，这一电阻的大小就决况下，整个场效应管相当于一个电阻，这一电阻的大小就决定于定于N N区（导电沟道

9、）的宽度。区（导电沟道）的宽度。)Uu (u) off( GSGSDS 0实用模拟电子技术教程第3章电子3 3、场效应管工作原理、场效应管工作原理 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.1 3.2.1 结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管的结构和工作原理 栅极加上负电压时栅极加上负电压时 ：两个两个PNPN结反向偏置，根据前面所说的结反向偏置，根据前面所说的PNPN结性质，两个结性质，两个PNPN结的空间电荷区便会扩大，图结的空间电荷区便会扩大，图(b)(b)虚线画出虚线画出了扩大后的空间电荷区。空间电荷区的扩大，缩小了导电沟了扩大后的空间电荷区。空间电荷区的扩大，缩小了导

10、电沟道，增加了漏源之间的电阻，因此，在相同漏源极电压下，道，增加了漏源之间的电阻，因此，在相同漏源极电压下，栅极加负压以后漏源极之间的电流就会减小。栅极加负压以后漏源极之间的电流就会减小。)Uu (u) off( GSGSDS 0实用模拟电子技术教程第3章电子为什么空间电荷区的扩大是不均匀的？为什么空间电荷区的扩大是不均匀的？ 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.1 3.2.1 结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管的结构和工作原理 )Uu (u) off( GSGSDS 0 图图(b)(b)虚线画出的扩大后的空间电荷区，其靠近漏极部分扩虚线画出的扩大后的空间电荷区，其靠近

11、漏极部分扩得更大些，这是因为正电源得更大些，这是因为正电源V VDDDD在在N N沟道内从漏极到源极所形成沟道内从漏极到源极所形成的电压是逐点下降的，越靠近漏极，电压越高，其与栅极形的电压是逐点下降的，越靠近漏极，电压越高，其与栅极形成的反向电压也越大，因此越靠近漏极，空间电荷区扩大得成的反向电压也越大，因此越靠近漏极，空间电荷区扩大得越厉害。越厉害。 实用模拟电子技术教程第3章电子3 3、场效应管工作原理、场效应管工作原理 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.1 3.2.1 结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管的结构和工作原理 )Uu (u) off( GSGSDS 0

12、 可见，栅极电压可以控制漏源极之间的电阻，从而也就控制可见，栅极电压可以控制漏源极之间的电阻，从而也就控制了漏源极之间的电流，场效应管因此就具有栅极电压（输入电了漏源极之间的电流，场效应管因此就具有栅极电压（输入电压）控制漏极电流（输出电流）的重要功能。压）控制漏极电流（输出电流）的重要功能。 继续加大栅极的负电压时继续加大栅极的负电压时 ：空间电荷区进一步扩大，导电空间电荷区进一步扩大，导电沟道随之缩小，在某一个负电压时，空间电荷区的扩大终于沟道随之缩小，在某一个负电压时，空间电荷区的扩大终于会导致导电沟道被完全夹断，这时漏源电流就趋于零。会导致导电沟道被完全夹断，这时漏源电流就趋于零。 实

13、用模拟电子技术教程第3章电子场效应管的共源极接法：场效应管的共源极接法： 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.2 3.2.2 结型场效应管特性曲线识读结型场效应管特性曲线识读 结型场效应管应用时常接成结型场效应管应用时常接成图图3-53-5所示的电路，栅极所示的电路，栅极- -源极组源极组成输入回路，漏极成输入回路，漏极- -源极和电阻源极和电阻等组成输出回路，输入、输出共等组成输出回路，输入、输出共用源极，因此称为共源极接法。用源极，因此称为共源极接法。 21)Uu(II)off(GSGSDSSD 共源极接法时场效应管的输共源极接法时场效应管的输出特性：出特性： 共源极接法

14、时，场效应管的输出特性共源极接法时，场效应管的输出特性是指各种不同栅极电压是指各种不同栅极电压U UGSGS时，漏极电流时，漏极电流I ID D和漏和漏- -源极电压源极电压U UDSDS之间的关系之间的关系。 实用模拟电子技术教程第3章电子特性曲线识读：特性曲线识读： 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.2 3.2.2 结型场效应管特性曲线识读结型场效应管特性曲线识读1 1、截止区、截止区 栅极电压负向达到一定的程度，栅极电压负向达到一定的程度，导电沟道被夹断，这时漏极电流导电沟道被夹断，这时漏极电流趋于零。对应于沟道夹断的栅极趋于零。对应于沟道夹断的栅极电压，称为夹断电压

15、，用符号电压，称为夹断电压，用符号U UGS(off)GS(off)表示（注意表示（注意N N沟道结型场沟道结型场效应管的效应管的U UGS(off)GS(off)是一个负数）。是一个负数）。 满足关系：满足关系： 常常数数DSUGSDmuig截止区截止区GSmDugi的区域称为截止区。图中输出特性曲线的区域称为截止区。图中输出特性曲线U UGS(off)GS(off)= =5V5V下面的下面的区域即为夹断区。区域即为夹断区。 实用模拟电子技术教程第3章电子特性曲线识读：特性曲线识读： 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.2 3.2.2 结型场效应管特性曲线识读结型场效应管特

16、性曲线识读2 2、可变电阻区、可变电阻区图中虚线和坐标纵轴围成的区域图中虚线和坐标纵轴围成的区域称为可变电阻区。可变电阻区的称为可变电阻区。可变电阻区的栅极电压和漏源电压满足以下关栅极电压和漏源电压满足以下关系：系： 即栅极电压在零和夹断电压之即栅极电压在零和夹断电压之间，漏源电压小于栅极电压与夹间，漏源电压小于栅极电压与夹断电压之差。断电压之差。 常常数数DSUGSDmuig截止区截止区 图中每条特性曲线上的十字交叉点为栅极电压等于夹断电压图中每条特性曲线上的十字交叉点为栅极电压等于夹断电压绝对值和栅极电压绝对值之差的点，他们是可变电阻区的边界绝对值和栅极电压绝对值之差的点，他们是可变电阻区

17、的边界点，将它们连起来，即为可变电阻区的边界线。点，将它们连起来，即为可变电阻区的边界线。 常常数数DSUgsdmUIg)(125.1)1(2)(11mAUUIIoffGSGSDSSD实用模拟电子技术教程第3章电子特性曲线识读：特性曲线识读： 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.2 3.2.2 结型场效应管特性曲线识读结型场效应管特性曲线识读2 2、可变电阻区、可变电阻区可变电阻区的特点是，漏源电阻可变电阻区的特点是，漏源电阻不仅随栅极电压变化，而且也随不仅随栅极电压变化，而且也随漏源极间电压漏源极间电压U UDSDS的变化而发生显的变化而发生显著的变化，因此，漏极电流不仅著

18、的变化，因此，漏极电流不仅与栅极电压有关，也随漏源极电与栅极电压有关，也随漏源极电压压U UDSDS变化。变化。常常数数DSUGSDmuig截止区截止区 例如，沿着栅极电压等于例如，沿着栅极电压等于-1.0V-1.0V的曲线，漏源极电压从的曲线，漏源极电压从0 0增加到增加到4V4V，漏极电流从漏极电流从0 0变化到变化到19mA19mA。可变电阻区可变电阻区实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.2 3.2.2 结型场效应管特性曲线识读结型场效应管特性曲线识读3 3、恒流区、恒流区 图中虚线右边，截止区以上的图中虚线右边，截止区以上的部分为饱和区

19、，也称恒流区。部分为饱和区，也称恒流区。 常常数数DSUGSDmuig截止区截止区 这个区域的特征是漏极电流这个区域的特征是漏极电流I ID D只只决定于栅极电压，基本上不随漏决定于栅极电压，基本上不随漏源极电压源极电压U UDSDS的变化而变化（恒流的变化而变化（恒流特性）。例如，栅极电压等于特性）。例如，栅极电压等于- -1.0V1.0V的曲线，在恒流区范围内，的曲线，在恒流区范围内，漏源电压从漏源电压从4V4V增加到增加到10V10V，漏极，漏极电流只变化电流只变化2mA2mA左右。左右。可变电阻区可变电阻区 漏极电流漏极电流I ID D和栅极电压和栅极电压U UGSGS之间有之间有如下

20、近似关系：如下近似关系： )(845. 0)1 (2)(22mAUUIIoffGSGSDSSD实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.2 3.2.2 结型场效应管特性曲线识读结型场效应管特性曲线识读4 4、击穿区、击穿区 不管栅极电压多大，当漏源电不管栅极电压多大，当漏源电压压u uDSDS增大到一定程度时，漏极电增大到一定程度时，漏极电流急剧增加，管子被击穿，这个流急剧增加，管子被击穿，这个区域称为击穿区。区域称为击穿区。 常常数数DSUGSDmuig截止区截止区场效应管的恒流区相当于晶体三场效应管的恒流区相当于晶体三极管的放大区，和三极管的情况

21、极管的放大区，和三极管的情况类似，场效应管工作于恒流区时，类似，场效应管工作于恒流区时，栅极电压才表现出对于漏极电流栅极电压才表现出对于漏极电流的调节控制作用。的调节控制作用。可变电阻区可变电阻区实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.3 3.2.3 结型场效应管的主要参数结型场效应管的主要参数 1 1、极限参数、极限参数 （1 1）最大漏极电流）最大漏极电流I IDMDMI IDMDM是管子正常工作时漏极电流的最大值。是管子正常工作时漏极电流的最大值。（2 2）击穿电压）击穿电压常用的击穿电压有两个参数：使漏源电流急剧上升时的电常用的击穿电压有两

22、个参数：使漏源电流急剧上升时的电压，称为漏源极击穿电压，用符号压，称为漏源极击穿电压，用符号U U(BR)DS(BR)DS表示；栅源极之间表示；栅源极之间PNPN结反向击穿电压即为栅源极击穿电压，用符号结反向击穿电压即为栅源极击穿电压，用符号U U(BR)GS(BR)GS表示。表示。J210J210的栅源击穿电压为的栅源击穿电压为25V25V。 （3 3）最大漏极耗散功率）最大漏极耗散功率P PDMDM即管子保持正常工作所允许的漏极最大功率。即管子保持正常工作所允许的漏极最大功率。实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.3 3.2.3 结型场效应管

23、的主要参数结型场效应管的主要参数 2 2、夹断电压、夹断电压U UGS(off)GS(off)是是U UDSDS为常数的情况下，使为常数的情况下，使i iD D大于零所需的最小栅大于零所需的最小栅- -源极电压。源极电压。厂家手册给出的是厂家手册给出的是i iD D为某一规定微小电流值（例如为某一规定微小电流值（例如5A5A）时）时的栅极电压。的栅极电压。 3 3、饱和漏极电流、饱和漏极电流I IDSSDSS即为即为U UGSGS=0=0时的电流。时的电流。 4 4、低频跨导、低频跨导g gm m漏漏- -源电压源电压U UDSDS保持不变的情况下，漏极电流变化量保持不变的情况下，漏极电流变化

24、量IID D和引起和引起这个变化的栅这个变化的栅- -源电压变化量源电压变化量UUGSGS之比称为跨导之比称为跨导g gm m，即，即21)Uu(Ii)th(GSGSDOD这个量反映了栅这个量反映了栅- -源极电压对于漏极电流的控制作用。源极电压对于漏极电流的控制作用。 实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.3 3.2.3 结型场效应管的主要参数结型场效应管的主要参数 低频跨导低频跨导g gm m讨论讨论根据跨导的定义，可求得漏根据跨导的定义，可求得漏- -源电压源电压U UDSDS保持不变的情况下栅保持不变的情况下栅- -源极电压增加源极电压增

25、加uuGSGS时，漏极电流相应增加量时，漏极电流相应增加量iiD D ：上式说明，一只管子的跨导越大，单位栅上式说明，一只管子的跨导越大，单位栅- -源极电压变化引源极电压变化引起的漏极电流的变化就越大。跨导起的漏极电流的变化就越大。跨导g gm m和三极管电流放大倍数和三极管电流放大倍数一样都反映半导体器件输入量控制输出量的能力，只不一样都反映半导体器件输入量控制输出量的能力，只不过过反映的是基极电流控制输出端集电极电流的能力，而反映的是基极电流控制输出端集电极电流的能力，而g gm m反映的是栅极电压控制输出端漏极电流的能力，反映的是栅极电压控制输出端漏极电流的能力，是无量是无量纲量，纲量

26、，g gm m的单位是安培的单位是安培/ /伏特。伏特。 21)Uu(Ii)th(GSGSDOD)th(GSGSUu2实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.3 3.2.3 结型场效应管的主要参数结型场效应管的主要参数 低频跨导低频跨导g gm m讨论讨论如果栅如果栅- -源极电压和漏极电流的增加量部分是正弦波信号，源极电压和漏极电流的增加量部分是正弦波信号，则低频跨导可以表示为：则低频跨导可以表示为： 式中式中I Id d漏极电流交流成分的有效值（即漏极电流的增加量部漏极电流交流成分的有效值（即漏极电流的增加量部分）分） ，U Ugsgs为栅为栅

27、- -源极电压交流成分的有效值（即栅源极电压交流成分的有效值（即栅- -源极电源极电压的增加量部分）。压的增加量部分）。在以后的讨论中我们将应用增加量是正弦波时的公式。在以后的讨论中我们将应用增加量是正弦波时的公式。21)Uu(Ii)th(GSGSDOD2)() 1(thGSGSDODUUII实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.3 3.2.3 结型场效应管的主要参数结型场效应管的主要参数 例例3-1 3-1 由结型场效应管组成的电路如图由结型场效应管组成的电路如图3-73-7所示，结型场所示，结型场效应管的夹断电压效应管的夹断电压U UGS(o

28、ff)GS(off)= =2V2V，漏极饱和电流，漏极饱和电流I IDSSDSS=2mA=2mA，漏，漏极加正压极加正压V VDDDD，栅极加负电压，由电压，栅极加负电压，由电压V VGGGG经电位器经电位器R RP P分压形成，分压形成，转动电位器转动电位器R RP P的活动端，可对其数值进行调节。试求：的活动端，可对其数值进行调节。试求：（1 1）栅极电压）栅极电压U UGSGS= =0.5V0.5V时的漏极电流时的漏极电流I ID1D1= =？（2 2）栅极电压）栅极电压U UGSGS= =0.7V0.7V时的漏极电流时的漏极电流I ID2D2= =？（3 3）场效应管的跨导）场效应管的

29、跨导g gm m等于多少？等于多少？解：将解：将U UGS(off)GS(off)= =2V2V、I IDSSDSS=2mA=2mA代入公代入公式（式（3-33-3）即可即可求得漏极电流求得漏极电流I ID1D1和和I ID2D2等于：等于：)( 1 . 0) 1(2) (1mAUUIIthGSGSDOD)(845. 0)1 (2)(22mAUUIIoffGSGSDSSD实用模拟电子技术教程第3章电子 3.2 3.2 结型场效应管结型场效应管- -3.2.3 3.2.3 结型场效应管的主要参数结型场效应管的主要参数 例例3-1 3-1 由结型场效应管组成的电路如图由结型场效应管组成的电路如图3

30、-73-7所示，结型场所示，结型场效应管的夹断电压效应管的夹断电压U UGS(off)GS(off)= =2V2V，漏极饱和电流，漏极饱和电流I IDSSDSS=2mA=2mA，漏，漏极加正压极加正压V VDDDD，栅极加负电压，由电压，栅极加负电压，由电压V VGGGG经电位器经电位器R RP P分压形成，分压形成，转动电位器转动电位器R RP P的活动端，可对其数值进行调节。试求：的活动端，可对其数值进行调节。试求：（3 3）场效应管的跨导）场效应管的跨导g gm m等于多少？等于多少？解：跨导等于漏极电流差（解：跨导等于漏极电流差（I ID2D2I ID1D1）除以栅极电压差（）除以栅极

31、电压差（U UGS2GS2U UGS2GS2）：）： )( 1 . 0) 1(2) (1mAUUIIthGSGSDOD)(845. 0)1 (2)(22mAUUIIoffGSGSDSSD 这一结果表明，栅极电压这一结果表明，栅极电压1V1V的变化，的变化，将引起漏极电流将引起漏极电流1.4mA1.4mA的变化。的变化。实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管绝缘栅场效应管中，我们限于介绍常用的绝缘栅场效应管中，我们限于介绍常用的N N沟道增强型场效沟道增强型场效应管和垂直导电型场效应管，首先介绍应管和垂直导电型场效应管，首先介绍N N

32、沟道增强型场效应沟道增强型场效应管。管。3.3.1 N3.3.1 N沟道增强型场效应管的结构和工作原理沟道增强型场效应管的结构和工作原理1 1、结构、结构在上面制作一层在上面制作一层S Si iO O2 2绝缘层，在绝缘层，在S Si iO O2 2之上再制作一层金属铝之上再制作一层金属铝，引出电极，称为栅极，引出电极，称为栅极S S。衬底也引出电极，用。衬底也引出电极，用B B表示。通常表示。通常将衬底与源极连接在一起使用。将衬底与源极连接在一起使用。 P P型硅为衬底，扩型硅为衬底，扩散两个高掺杂的散两个高掺杂的N N型区并引出两个电型区并引出两个电极，一个为源极极，一个为源极S S，另一

33、个为漏极另一个为漏极D D。再再电路符号电路符号实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管- - 3.3.13.3.1结构和工作原理结构和工作原理2 2、工作原理、工作原理 栅极与源极之间不加电压时，漏极与源极之间是两只背向连接栅极与源极之间不加电压时，漏极与源极之间是两只背向连接的的PNPN结，电流无法通过，即使在漏、源之间加电压，也不会有结，电流无法通过，即使在漏、源之间加电压，也不会有漏极电流。漏极电流。如果在栅极与源极之间加上正电压（栅如果在栅极与源极之间加上正电压（栅极为正），同时将漏极与源极短接（即极为正），同时将漏极与源极

34、短接（即U UDSDS=0=0），这时栅极电流仍然为零，但在），这时栅极电流仍然为零，但在漏源极之间漏源极之间形成反型层形成反型层，反型层中的电，反型层中的电子可以自由移动，于是就成为漏极和源子可以自由移动，于是就成为漏极和源极之间的导电沟道。极之间的导电沟道。 NoImageNoImage 反型层反型层形成反型层后给形成反型层后给D D、S S极之间加上电压，极之间加上电压，两极之间就有电流通过。电流的大小决两极之间就有电流通过。电流的大小决定反型层中电子的数量，而这一电子数定反型层中电子的数量，而这一电子数量受栅极电压控制，因此，量受栅极电压控制，因此，栅极的电压栅极的电压就实现了对漏就实

35、现了对漏- -源极间电流的控制。源极间电流的控制。实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管- - 3.3.2 3.3.2 特性曲线识读特性曲线识读 N N沟道增强型场效应管沟道增强型场效应管2SK30192SK3019的的输出特性曲线识读输出特性曲线识读 NoImage1 1、漏极电流表达式不同、漏极电流表达式不同N N沟道增强型场效应管，恒流区中沟道增强型场效应管，恒流区中漏极电流漏极电流i iD D与栅极电压与栅极电压u uGSGS之间的关之间的关系近似为：系近似为： 与结型场效应管相比较，与结型场效应管相比较，N N沟沟道增强型

36、场效应管有以下三点道增强型场效应管有以下三点不同之处：不同之处：NoImage上式上式U UGS(th)GS(th)是导电沟道刚刚形成时的栅是导电沟道刚刚形成时的栅- -源极电压，称为开源极电压，称为开启电压；启电压；I IDODO是栅是栅- -源极间电压等于二倍开启电压时的漏极电源极间电压等于二倍开启电压时的漏极电流流 ，即，即NoImage时的漏极电流。时的漏极电流。实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管- - 3.3.2 3.3.2 特性曲线识读特性曲线识读 NoImage截止区：截止区： U UGSGS U U UGS(th

37、)GS(th) 而且而且 0U0UDSDSU U UGS(th)GS(th) ，而且，而且 U UDSDSUUGSGSU UGS(th)GS(th)结型场效应管几个区的划分标结型场效应管几个区的划分标准中的夹断电压准中的夹断电压U UGS(off)GS(off)应更换应更换为开启电压为开启电压U UGS(th)GS(th)，即修改为：，即修改为：3 3、工作于恒流区时，栅极电压极性不同、工作于恒流区时，栅极电压极性不同结型场效应管工作时，栅极为负压；结型场效应管工作时，栅极为负压；N N沟道增强型场效应管，沟道增强型场效应管，正常工作时，栅极电压为正，而且要大于开启电压正常工作时，栅极电压为正

38、，而且要大于开启电压U UGS(th)GS(th)。2 2、截止区、恒流区和可变电阻、截止区、恒流区和可变电阻区的划分标准不同区的划分标准不同实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管- - 3.3.3 3.3.3 主要参数主要参数（2 2）击穿电压）击穿电压常用的击穿电压有两个参数：使漏源电流急剧上升时的电压，常用的击穿电压有两个参数：使漏源电流急剧上升时的电压，称为漏源极击穿电压，用符号称为漏源极击穿电压，用符号U U(BR)DS(BR)DS表示；使绝缘层击穿的电表示；使绝缘层击穿的电压，称为栅源极击穿电压，用符号压，称为栅源极击穿

39、电压，用符号U U(BR)GS(BR)GS表示。结型场效应管，表示。结型场效应管，栅源击穿电压栅源击穿电压U U(BR)GS(BR)GS表示的是栅源极表示的是栅源极PNPN结的反向击穿电压。结的反向击穿电压。 （1 1）最大漏极电流）最大漏极电流I IDMDMI IDMDM的定义和结型场效应管的相同，是管子正常工作时漏极电的定义和结型场效应管的相同，是管子正常工作时漏极电流的最大值。流的最大值。 （3 3）最大漏极耗散功率）最大漏极耗散功率P PDMDM定义和结型场效应管相同，是管子保持正常工作所允许的漏定义和结型场效应管相同，是管子保持正常工作所允许的漏极最大功率极最大功率。1 1、极限参数

40、、极限参数实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管- - 3.3.3 3.3.3 主要参数主要参数3 3、漏极电流、漏极电流I IDODO是栅是栅- -源极电压等于源极电压等于2 2倍开启电压（倍开启电压（U UGSGS=2 U=2 UGS(th)GS(th)）时的漏极电）时的漏极电流。流。 是是U UDSDS为常数的情况下，使为常数的情况下，使i iD D大于零所需的最小栅大于零所需的最小栅- -源极电压，源极电压，厂家手册给出的是厂家手册给出的是i iD D为某一规定微小电流值（如为某一规定微小电流值（如5A5A）时的栅）时的栅极

41、电压。极电压。4 4、低频跨导、低频跨导g gm m漏漏- -源电压源电压U UDSDS保持不变的情况下，漏极电流变化量保持不变的情况下，漏极电流变化量IID D和引起和引起这个变化的栅这个变化的栅- -源电压变化量源电压变化量UUGSGS之比称为跨导之比称为跨导g gm m，即，即2 2、开启电压、开启电压U UGS(th)GS(th)21)Uu(Ii)th(GSGSDOD2)() 1(thGSGSDODUUII增加量部分是正弦波信号时增加量部分是正弦波信号时 实用模拟电子技术教程第3章电子 3.3 N3.3 N沟道增强型场绝缘栅效应管沟道增强型场绝缘栅效应管- - 3.3.3 3.3.3

42、主要参数主要参数将将U UGSGS=1.2V=1.2V，U UGS(th)GS(th)=1V=1V，I IDODO=2.5mA=2.5mA代入上式，即可求得代入上式，即可求得U UGSGS=1.2V=1.2V时的漏极电流为时的漏极电流为I ID1D1：解：截止区，漏极电流等于零；恒流区，漏极电流的表达式解：截止区，漏极电流等于零；恒流区，漏极电流的表达式为：为： 例例3-2 3-2 已知已知N N沟道增强型绝缘栅场效应管的开启电压沟道增强型绝缘栅场效应管的开启电压U UGS(th)GS(th)=1V=1V，漏极电流，漏极电流I IDODO=2.5mA=2.5mA。（1 1）给出截止区及恒流区漏

43、极电流的表达式。）给出截止区及恒流区漏极电流的表达式。（2 2）计算栅极电压）计算栅极电压U UGSGS=1.2V=1.2V时的漏极电流时的漏极电流I ID1D1。NoImageNoImage实用模拟电子技术教程第3章电子 3.4 VMOS3.4 VMOS场效应管场效应管它以高掺杂的它以高掺杂的N N+ +型硅衬底为漏极型硅衬底为漏极D D。P P型区和型区和N N+ +型区都是环状型区都是环状的，所引出的电极为源极的，所引出的电极为源极S S。用酸腐蚀掉图中虚线划出的部分，。用酸腐蚀掉图中虚线划出的部分，形成形成V V型槽，在型槽，在V V型槽上生长一层绝缘层（型槽上生长一层绝缘层（S Si iO O2 2层），再覆盖层），再覆盖一层金属，引出电极作为栅极一层金属，引出电极作为栅极G G。 1 1、VMOSVMOS管的结构管的结构VMOSVMOS场效应管是垂直导电型功率场效应管的简称。场效应管是垂直导电型功率场效应管的简称。VMOSVMOS管既管既具有具有MOSMOS结