电子技术基础第七章场效应管课件

第七章场效应管1概述2场效应管的工作原理3场效应管的检测场效应管

7.1概述场效应晶体管（FieldEffectTransistor缩写(FET)）简称场效应管。FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

2N2102IRF150

CEM8311CED6426场效应管与晶体管的优缺点晶体三极管(BJT)的弱点：1、晶体管为电流控制器件，需要信号源提供一定的电流，因此输入电阻低。

2、因为有少子参与导电，受温度、辐射等因素影响大，噪声大。

场效应管（FET）的优点

1、场效应管为电压控制器件，基本不需要输入电流、因此输入电阻高(结构上能保证)。

2、场效应管只有多子参与导电、稳定性好，噪声低；

3、场效应管比晶体管种类多，漏极、源极可以互换，灵活性高；

4、集成电路工艺简单。7.2.2场效应管的结构N基底：N型半导体PP两边是P区G(栅极)S源极D漏极导电沟道结构NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGSDGSPNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGSUDS较小时PGSDUDSUGSNNNN但当UGS较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。UGS越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。PGSDUDSUGSNNUDS较小时UGS达到一定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，漏极电流是ID=0。PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS较大时UGD<VP时耗尽区的形状NN越靠近漏端，PN结反压越大GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP时NN漏端的沟道被夹断，称为予夹断。UDS增大则被夹断区向下延伸。GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP时NN此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线场效应管的特性曲线N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性曲线UGS0IDIDSSVP输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN沟道结型场效应管的特性曲线-2v

结型场效应管的缺点：1.栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在某些场合仍嫌不够高。3.栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2.在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。PNNGSD金属铝导电沟道GSDN沟道增强型N沟道耗尽型PNNGSD予埋了导电沟道GSDNPPGSDGSDP沟道增强型（2）MOS管的工作原理以N沟道增强型为例PNNGSDUDSUGSPNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>VT）感应出足够多电子，这里以电子导电为主出现N型的导电沟道。感应出电子VT称为阈值电压PNNGSDUDSUGSUGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。PNNGSDUDSUGSUDS增加，UGD=VT时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。夹断后ID呈恒流特性。ID4321051015UGS

=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型

MOS

管的特性曲线

0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS

/

VUGs(th)输出特性转移特性UDS/VID/mA可变电阻区：UGS不变，ID与UDS成正比，漏源之间相当于一个可变电阻。4321051015UGS

=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型

NMOS

管的特性曲线

0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS

/

V3.特性曲线UGs(th)输出特性转移特性UDS/VID/mA4321051015UGS

=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型

NMOS

管的特性曲线

0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS

/

V3.特性曲线UGs(th)输出特性转移特性UDS/VID/mA击穿区：UDS过大，ID急剧增加。4321051015UGS

=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型

NMOS

管的特性曲线

0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS

/

V3.特性曲线UGs(th)输出特性转移特性UDS/VID/mA转移特性：

ID=f（

UGS）|

u=常数（3）N沟道增强型MOS管的特性曲线转移特性曲线0IDUGSVT耗尽型N沟道MOS管的特性曲线耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。转移特性曲线0IDUGSVT输出特性曲线UGS=0VUDS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V固定一个UDS，画出ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线综上分析可知沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，

所以场效应管也称为单极型三极管。JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。

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。7.2.4N沟道结型管与P沟道结型管比较场效应管的主要参数①夹断电压VP(或VGS(off))：②饱和漏极电流IDSS：③低频跨导gm：或漏极电流约为零时的VGS值。VGS=0时对应的漏极电流。低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。⑤直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。⑧最大漏极功耗PDM⑥最大漏源电压V(BR)DS⑦最大栅源电压V(BR)GS④输出电阻rd：几种常用的场效应三极管的主要参数

7.3场效应管的命名方法现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。

第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。场效应管的作用：1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

3、场效应管可以用作可变电阻。

4、场效应管可以方便地用作恒流源。

5、场效应管可以用作电子开关。场效应管的测试：1、结型场效应管的管脚识别：

场效应管的栅极相当于晶体管的基极，源极和漏极分别对应于晶体管的发射极和集电极。将万用表置于R×1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数KΩ时，则这两个管脚为漏极D和源极S（可互换），余下的一个管脚即为栅极G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。2、判定栅极

用万用表黑表笔碰触管子的一个电极，红表笔分别碰触另外两个电极。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属