场效应管课件

模拟电子技术基础高等教育出版社场效应三极管（FET）一、目标：

1.掌握场效应管的结构特点；

2.熟悉场效应管的工作原理。二、重点：场效应管的结构的点三、难点：场效应管的工作原理四、主要内容：（一）什么叫场效应三极管？用电场效应控制导电沟道的形和宽窄，从而达到控制电流以实现放大作用的半导体器件。（二）场效应管的形状结构及其符号（如图4.1）。1.如图4.2，以N沟道结型场效应管的结构为例在一块N型半导体的两侧，利用合金法、扩散法或者其他工艺做成两个掺杂浓度比较高的P型区，此时在P型区和N型区的交界处将形成一个PN结，即耗尽层。将两侧的P型区连接起来，引出一个电极，称为栅极（ɡ），再在N型半导体的一端引出原极（s），另一端引出漏极（d）。图4.2场效应管的结构

（三）场效应管类型

场效应管也是由PN结组成，其可分别为两类，即结型和绝缘栅型。结型管又可分为两类，绝缘栅型又可分为四类。场效应管结型（JFET）N沟道型P沟道型绝缘栅型（MOS）N沟道增强型N沟道耗尽型P沟道增强型P沟道耗尽型（四）场效应管的特点：

晶体三极管是用基极较小的电流去控制集电极一个较大的电流，其属于电流控制器件；而场效应管则属于电压控制器件，其输入电阻可达，MOS场效应管的输入电阻可达，同时噪声系数小、制造简单、易于集成等，故越来越广泛使用。（五）工作原理：场效应管工作时是利用栅源电压UGS的大小来来控制导电沟道的通断或漏源电流ID的大小而实现的。

1.外部工作条件：UDS为正值，UGS为负值。当uGS=0时，PN结最窄，导电沟道最宽。在正向电压uDS的作用下，产生较大的漏极电流IDSS，IDSS称为饱和漏极电流，如图4.8（a）所示。当uGS<0时，PN结反偏，PN结变宽，导电沟道变窄。在正向电压uDS的作用下，漏极电流iD

减小，如图4.8（b）所示。当uGS≤UP，UP<0时，PN结反偏，PN结变得更宽且把导电沟道夹断，漏极电流iD

为零。UP称为夹断电压，如图4.8（c）所示。图4.8场效应管的工作原理图(a)(b)(c)（六）特性曲线图：

1.增强型MOS场效应管的输出特性曲线和转移特性曲线分别示于图4.4和图4.5。图4.5场效应管的转移特性曲线

2.增强型MOS场效应管的输出特性与三极管类似，同样有三个区域：可变电阻区（A），恒流区（B）和击穿区（C），如图4.4所示。可变电阻区与恒流区之间的虚线表示与夹断轨迹，该虚线与各条输出特性的交点满足关系uGD=uGS-uDS=UGS。（七）主要参数：

1.直流参数（1）饱和漏极电流IDSS

这是耗尽型场效应管的一个重要参数。它的定义适当栅极与源极之间的电压uGS等于零，而漏极与源极之间的电压uDS大于夹断电压UGS时对应的漏极电流。（2）夹断电压UGS

UGS也是耗尽层型场效应管的一个重要参数。其定义是当uDS一定时，时iD减小到某一个微小电流时所需的uGS值。（3）开启电压UGS

UGS是增强型场效应管的一个重要参数。它定义是当uDS一定时，是漏极电流达到某一数值时所需加的UGS值。（4）直流输入电阻RGS

即栅极与源极之间所加电压与产生的栅极电流之比。由于场效应管的栅极几乎不取电流，因此其输入电阻很高。结型场效应管的RGS一般以上，绝缘栅场效应管的输入电阻更高，一般大于。2.交流参数（1）低频跨导（gm）UDS为定值时，漏极电流变化量△ID与引起这个变化的栅源电压变化量△UGS之比，定义为跨导，即若ID的单位是毫安（mA），的单位是伏（V），则gm的单位是毫西【门子】（mS）。（2）极间电容这是场效应管三个电极之间的等效电容，包括CgS、CgD和CDS。极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。一般为几个皮法。

3.极限参数（1）漏极最大允许消耗功率PDM

场效应管的漏极消耗功率等于漏极电流与漏极之间电压的乘积，即PD=ID

uDS。这部分功率转化为热能，使管子的温度升高。漏极最大消耗功率决定于场效应管的温升。

（2）漏极击穿电压U（BR）DS

这是场效应管的漏极特性曲线上，当漏极电流ID急剧上升产生雪崩击穿时的uDS。工作时外加在漏极与源极之间的电压不得超过此值。

（3）栅源击穿电压U（BR）GS结型场效应管正常工作时，栅极与源极之间的PN结处于反向偏置状态，若uGS过高，PN结将被击穿。MOS场效应管的栅极与沟道之间有一层很薄的二氧化硅绝缘层，当uGS过高时，可能二氧化硅绝缘层被击穿，使栅极栅极与底发生短路。这种击穿不同于一般的PN结击穿，而与电容器击穿的情况相类似，其属于破坏性的击穿。栅极与源极发生击穿，即MOS管即被破坏。4.夹断电流（UP）在漏源电压UDS为定值时，其ID可小到接近于零的UGS值，即UGS≤UP时，截止；UGS＞UP时，