场效应管没有加偏置电压时

5.1金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管5.3结型场效应管（JFET）5.2MOSFET放大电路第5章场效应管放大电路P沟道耗尽型P沟道P沟道N沟道增强型N沟道N沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：5.1金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管5.1.1N沟道增强型MOSFET1.结构（N沟道）L：沟道长度,W：沟道宽度,tox

：绝缘层厚度,通常W>L5.1.1N沟道增强型MOSFET剖面图1.结构（N沟道）符号5.1.1N沟道增强型MOSFET2.工作原理（1）VGS对沟道的控制作用当VGS=0时无导电沟道，d、s间加电压时，也无电流产生。当0<VGS<VT时产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。当VGS>VT时在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。VGS越大，导电沟道越厚VT称为开启电压（2）VDS对沟道的控制作用

靠近漏极d处的电位升高

电场强度减小

沟道变薄当VGS一定（VGS>VT）时，VDS

ID

沟道电位梯度

整个沟道呈楔形分布当VDS增加到使VGD=VT时，在紧靠漏极处出现预夹断。在预夹断处：VGD=VGS-VDS=VT,VDS=VGS-VT,ID开始趋于饱和。预夹断后，VDS

夹断区延长

沟道电阻

ID基本不变（2）VDS对沟道的控制作用给定一个VGS，就有一条不同的ID–

VDS曲线。3.

V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程①截止区当VGS＜VT时，导电沟道尚未形成，ID＝0，为截止工作状态。②可变电阻区VGS≥VT,VDS≤（VGS－VT）当VDS很小

n:反型层中电子迁移率Cox:栅极(与衬底间)氧化层单位面积电容Kn为电导常数，单位：mA/V2③饱和区（恒流区又称放大区）VGS≥VT

，且VDS≥（VGS－VT）非常重要：N沟道增强型MOS管的输出特性相当于三极管中的IC

=β

IB例5.1.1N沟道增强型MOS管,VT=0.75V,W=30μm,L=3μm,μn=650cm2/Vs,Cox=76.7x10-9F/cm2,VGS=2VT,工作在饱和区,求ID5.1.2N沟道耗尽型MOSFET1.结构和工作原理（N沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流5.1.2N沟道耗尽型MOSFET2.V-I特性曲线及大信号特性方程

VGS=0，VDS≥（VGS－VP）5.1.3P沟道MOSFET可变电阻区VGS≤VT,VDS≥VGS-VT饱和区VGS≤VT,VDS≤VGS-VT5.1.4沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的当不考虑沟道调制效应时，

＝0，曲线是平坦的。

沟道长度调制系数5.1.5MOSFET的主要参数一、直流参数1.开启电压VT

（增强型参数）2.夹断电压VP

（耗尽型参数）3.饱和漏电流IDSS

（耗尽型参数）4.直流输入电阻RGS

（109Ω～1015Ω

）二、交流参数1.输出电阻rds

当不考虑沟道调制效应时，

＝0，rds→∞

5.1.5MOSFET的主要参数2.低频互导gm,单位mS或μS二、交流参数5.1.5MOSFET的主要参数三、极限参数1.最大漏极电流IDM

2.最大耗散功率PDM

，PDM=VDSID3.最大漏源电压V（BR）DS

4.最大栅源电压V（BR）GS

MOSFET电路分析方法与BJT电路区别BJT-电流控制型放大器件（Ib

控制

Ic,无论直流还是交流）MOSFET-电压控制型放大器件（VGS

控制

Id,无论直流还是交流）2.BJT–Ib和Ic的关系式在交直流分析时相同：IC

=β

IB

MOSFET–VGS和Id的关系式在交直流分析时不同;

直流分析时：

交流分析时：5.2MOSFET放大电路5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）直流通路共源极放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）假设工作在饱和区验证是否满足须满足VGS>VT如果工作在可变电阻区假设工作在饱和区满足解：例：设Rg1=60k

，Rg2=40k

，Rd=15k

，计算静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，（2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路饱和区验证是否满足例5.2.2：VT=1V,Kn=500μA/V2,VDD=5V,-VSS=-5V,Rd=10kΩ,R=0.5kΩ,Id=0.5mA,流过Rg1,Rg2的电流是Id的1/10,求Rg1,Rg2静态时，vI＝0，VG＝0，ID＝IDQ电流源偏置例5.2.3：VT=1V,Kn=160μA/V2,VDD=VSS=5V,IDQ=0.25mA,VDQ=2.5V,求电路参数2.图解分析由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同3.小信号模型分析例5.2.4：VDD=5V,Rd=3.9kΩ,VGS=2V,VT=1V,Kn=0.8mA/V2,λ=0.02V-1,饱和区,求增益例5.2.5:VT=1V,Kn=500μA/V2,VDD=5V,-VSS=-5V,Rd=10kΩ,R=0.5kΩ,λ=0,Rg1=150kΩ,Rg2=47kΩ,Rs=4kΩ,求电压增益,源电压增益,输入输出电阻s前已求得：λ=0,rds=∞例5.2.5s例5.2.6：求电压增益,源电压增益,输入输出电阻共漏5.3结型场效应管5.3.1JFET的结构和工作原理1.结构2.工作原理①VGS对沟道的控制作用当VGS＜0时（以N沟道JFET为例）当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP

（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP<0。PN结反偏

耗尽层加厚

沟道变窄。VGS继续减小，沟道继续变窄。2.工作原理（以N沟道JFET为例）②VDS对沟道的控制作用当VGS=0时,VDS

ID

G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VP，在紧靠漏极处出现预夹断。此时VDS

夹断区延长

沟道电阻

ID基本不变5