第3章場(chǎng)效應(yīng)管4

1、作業(yè)：作業(yè)：習(xí)題：習(xí)題：3-1 3-1 、3-3 3-3 、3-4 3-4 、3-7 3-7 、3-113-11理解場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理；理解場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理；掌握掌握?qǐng)鲂?yīng)管的外特性及主要參數(shù)；場(chǎng)效應(yīng)管的外特性及主要參數(shù)； 掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)與動(dòng)態(tài)參數(shù)掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)與動(dòng)態(tài)參數(shù)（Au、Ri、Ro）的分析方法。）的分析方法。通過(guò)外部電壓對(duì)導(dǎo)電溝道的控制作用來(lái)說(shuō)明結(jié)通過(guò)外部電壓對(duì)導(dǎo)電溝道的控制作用來(lái)說(shuō)明結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管及絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。型場(chǎng)效應(yīng)管及絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。 場(chǎng)效應(yīng)管輸入回路內(nèi)阻很高場(chǎng)效應(yīng)管輸入回路內(nèi)阻很高(1071012 )，熱穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定

2、性好，噪聲低，比晶體管耗電小，應(yīng)用廣泛。好，噪聲低，比晶體管耗電小，應(yīng)用廣泛。單極型單極型場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管（FET）：是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件?？刂戚敵龌芈冯娏鞯囊环N半導(dǎo)體器件。3.1.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管是在同一溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管是在同一塊塊N型半導(dǎo)體上制作兩個(gè)高摻型半導(dǎo)體上制作兩個(gè)高摻雜的雜的P區(qū)，將它們連接在一起區(qū)，將它們連接在一起引出電極引出電極柵極柵極g。N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體分別引出分別引出漏極漏極d、源極源極s，P區(qū)區(qū)和和N區(qū)的交界面形成耗盡層。區(qū)的交界面形成耗盡層。源極和漏極之間的非耗盡層稱源極和

3、漏極之間的非耗盡層稱為導(dǎo)電溝道。為導(dǎo)電溝道。 N溝道結(jié)構(gòu)示意圖溝道結(jié)構(gòu)示意圖SiO2N源極源極S柵極柵極G漏極漏極D NNPP結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有N溝道溝道和和P溝道溝道兩種類型。兩種類型。1. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)N溝道符號(hào)溝道符號(hào)dsgdsgP溝道符號(hào)溝道符號(hào)d耗盡層耗盡層sgP+N導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖(以以N溝道為例加以說(shuō)明溝道為例加以說(shuō)明) 在在N型硅材料兩端加上型硅材料兩端加上一定極性的電壓，多子在電一定極性的電壓，多子在電場(chǎng)力的作用下形成電流場(chǎng)力的作用下形成電流ID。若將若將G、S間加上不同的反偏間加上不同

4、的反偏電壓，即可改變導(dǎo)電溝道的電壓，即可改變導(dǎo)電溝道的寬度，便實(shí)現(xiàn)了利用電壓所寬度，便實(shí)現(xiàn)了利用電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)控制導(dǎo)電溝道中產(chǎn)生的電場(chǎng)控制導(dǎo)電溝道中電流強(qiáng)弱的目的。電流強(qiáng)弱的目的。正常工作時(shí)正常工作時(shí)在柵在柵-源之間加源之間加負(fù)向電壓負(fù)向電壓，(保證耗盡層承受反向電壓保證耗盡層承受反向電壓) 漏漏-源之間加源之間加正向電壓正向電壓，(以形成漏極電流）以形成漏極電流）這樣既保證了柵源之間的電阻這樣既保證了柵源之間的電阻很高，又實(shí)現(xiàn)了很高，又實(shí)現(xiàn)了ugs對(duì)溝道電流對(duì)溝道電流iD的控制。的控制。d耗盡層耗盡層sgP+N導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖（1 1）、間和、間短路）、間和、間短路耗盡

5、區(qū)很窄耗盡區(qū)很窄,導(dǎo)電溝道寬導(dǎo)電溝道寬| UGS |增加到某一數(shù)值增加到某一數(shù)值,耗盡耗盡區(qū)區(qū)相接相接,溝道消失溝道消失,溝溝道電阻趨于無(wú)窮大，溝道電阻趨于無(wú)窮大，溝道夾斷道夾斷 此時(shí)此時(shí)GS的值為的值為UGS（off） | UGS |增大，耗盡增大，耗盡區(qū)區(qū)增寬，溝道變窄，增寬，溝道變窄，溝溝道道電阻增大。電阻增大。（2 2）、間加負(fù)電壓和、間短路）、間加負(fù)電壓和、間短路 UDS的作用產(chǎn)生漏極電流ID ，使溝道中溝道中各點(diǎn)和柵極間的電壓各點(diǎn)和柵極間的電壓不再相等不再相等，近漏極電壓最大，近漏極電壓最大，近源極電壓最小。近源極電壓最小。 導(dǎo)電溝道寬導(dǎo)電溝道寬度不再相等，近漏極溝道窄，度不再相等

6、，近漏極溝道窄，近源極溝道寬。近源極溝道寬。dsgUDSiD（3 3）、間短路，、間加正向電壓）、間短路，、間加正向電壓隨著隨著UDS 的增加，的增加， ID近似近似線線性性增加增加,ds間呈電阻特性間呈電阻特性。 U UGD GD = = U UGS GS - - U UDS DS = = - - U UDSDSUDSdsgAID隨著隨著U UDSDS 增加，增加，I ID D增大。溝道在漏極處越來(lái)越窄。增大。溝道在漏極處越來(lái)越窄。此時(shí)，此時(shí)，U UGDGD= U= UGSGS（offoff）UDS 再增加，夾斷區(qū)長(zhǎng)度增加再增加，夾斷區(qū)長(zhǎng)度增加（AA）。）。預(yù)夾斷時(shí)，導(dǎo)電溝道內(nèi)仍有電流ID

7、，且UDS增大時(shí)ID幾乎不變，此時(shí)的ID稱為“飽和漏極電流IDSS”A當(dāng)當(dāng)UDS 增加到增加到 U UGSGS（offoff），），漏極附近的耗盡區(qū)相接，稱為為預(yù)夾斷預(yù)夾斷。、間的負(fù)電壓使導(dǎo)電、間的負(fù)電壓使導(dǎo)電溝道變窄（等寬），、溝道變窄（等寬），、間的正電壓使溝道不等間的正電壓使溝道不等寬。寬。 U UGSGS 增加，增加，導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻增大，同變窄，溝道電阻增大，同樣樣U UDSDS的產(chǎn)生的的產(chǎn)生的I ID D減小。減小。dsgUDSUGSID（4 4）、間加負(fù)向電壓，、間加正向電壓）、間加負(fù)向電壓，、間加正向電壓（綜合（綜合（2 2）（）（3 3）兩種情況）兩種情況）稱場(chǎng)

8、效應(yīng)管為稱場(chǎng)效應(yīng)管為電壓控制元件。電壓控制元件。由于由于UDS的增加幾乎全部落的增加幾乎全部落在夾斷區(qū)，漏極電流在夾斷區(qū)，漏極電流ID基本基本保持不變。保持不變。ID幾乎僅僅決定幾乎僅僅決定于于UGS，表現(xiàn)出恒流特性。，表現(xiàn)出恒流特性。 AdsgUDSUGSID（未出現(xiàn)夾斷前）（未出現(xiàn)夾斷前）,對(duì)于不同對(duì)于不同的的UGS ，漏源之間等效成不同阻值的電阻，漏源之間等效成不同阻值的電阻， ID隨隨UDS 的增加的增加線性線性增加增加。（。（）。 ID幾乎只決定于幾乎只決定于UGS，而與而與UDS 無(wú)關(guān)，可以把無(wú)關(guān)，可以把ID近似看成近似看成UGS控制的電流源?？刂频碾娏髟?。 （）3.3.結(jié)型結(jié)型場(chǎng)

9、效應(yīng)管的特性場(chǎng)效應(yīng)管的特性ID = f (UDS )UGS = 常數(shù)常數(shù)（1）輸出特性曲線）輸出特性曲線因場(chǎng)效應(yīng)管柵極電流幾乎為因場(chǎng)效應(yīng)管柵極電流幾乎為零，不討論輸入特性。零，不討論輸入特性。輸出特性和轉(zhuǎn)移特性輸出特性和轉(zhuǎn)移特性（預(yù)夾斷軌跡：預(yù)夾斷軌跡：通過(guò)連接各通過(guò)連接各曲線上曲線上UGD= UGS（off）的點(diǎn)的點(diǎn)而成。而成。1)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)： 預(yù)夾斷預(yù)夾斷軌軌 跡跡左邊區(qū)域。左邊區(qū)域。 條件：條件： |UGD| |UGS（off）| 特點(diǎn)：特點(diǎn)： ID只受只受UGS 控制控制3)夾斷區(qū)（截止區(qū)）：夾斷區(qū)（截止區(qū)）： 導(dǎo)電溝道全部夾斷。導(dǎo)電溝道全部夾斷。 條件：條件：UGS U U

10、GSGS（off） 特點(diǎn)：特點(diǎn)： ID 04)4)擊穿區(qū)：擊穿區(qū)：U UDSDS增加到一定程度，增加到一定程度，電流急劇增大。電流急劇增大。（2）轉(zhuǎn)移特性）轉(zhuǎn)移特性ID = f (UGS )UDS = 常數(shù)常數(shù)反映反映UGS對(duì)對(duì)ID的控制作用的控制作用UDS=8V恒流區(qū)恒流區(qū)ID近似表達(dá)式為：近似表達(dá)式為：2)()1 (offGSGSDSSDUUII管子工作在可變電阻區(qū)時(shí)，不同的管子工作在可變電阻區(qū)時(shí)，不同的UDS ，轉(zhuǎn)移特性曲，轉(zhuǎn)移特性曲線有很大差別。線有很大差別。30123 UGS / VUGS(off)ID /mA4IDSS12N溝道溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，柵源之間加結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，柵源之間加反

11、向反向電壓。電壓。P溝道溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，柵源之間加結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，柵源之間加正向正向電壓。電壓。1.4.2 1.4.2 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（MOSMOS管管) )柵柵-源電壓為零時(shí)，無(wú)導(dǎo)電溝道的管子稱為源電壓為零時(shí)，無(wú)導(dǎo)電溝道的管子稱為增強(qiáng)型。增強(qiáng)型。柵柵-源電壓為零時(shí)，已建立了導(dǎo)電溝道的管子稱為源電壓為零時(shí)，已建立了導(dǎo)電溝道的管子稱為耗盡型。耗盡型。MOS管分類：管分類： N溝道（溝道（ N MOS） 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 耗盡型耗盡型 P溝道（溝道（ P MOS） 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 耗盡型耗盡型 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管采用絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管采用sio2絕緣層隔離，柵極為金屬鋁，絕緣層隔離，柵極

12、為金屬鋁，又稱為又稱為MOS管。管。 1 1、N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS管管 （1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 通常通常襯底和源襯底和源極連接在一起使用。極連接在一起使用。 柵極和柵極和襯底各相當(dāng)于一個(gè)極板，中襯底各相當(dāng)于一個(gè)極板，中間是絕緣層，形成電容。間是絕緣層，形成電容。P型硅襯底型硅襯底源極源極S 柵極柵極G 漏極漏極D 襯底引線襯底引線BN+N+SiO2DBSGN溝道符號(hào)溝道符號(hào)DBSGP溝道符號(hào)溝道符號(hào)柵柵-源電壓改變時(shí)，將改變襯源電壓改變時(shí)，將改變襯底靠近絕緣層處感應(yīng)電荷的底靠近絕緣層處感應(yīng)電荷的多少，從而控制漏極電流的多少，從而控制漏極電流的大小。大小。SiO2P型硅襯底型硅襯底耗盡層

13、耗盡層襯底引線襯底引線BN+N+SGDUDSID = 0D與與S之間是兩個(gè)之間是兩個(gè)PN結(jié)反向串聯(lián)，結(jié)反向串聯(lián)，無(wú)論無(wú)論D與與S之間加之間加什么極性的電壓，什么極性的電壓，漏極電流均接近于漏極電流均接近于零。零。（2） 工作原理工作原理1) 1) UGS =0由于絕緣層由于絕緣層SiOSiO2 2的存在，柵極電流為零。的存在，柵極電流為零。柵極金屬層將聚集大量正電荷，排斥柵極金屬層將聚集大量正電荷，排斥P P型襯底靠近型襯底靠近SiOSiO2 2的空穴，將襯底的自由的空穴，將襯底的自由電子吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成電子吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成N N型型薄層，稱為反型層。這個(gè)反型層就薄

14、層，稱為反型層。這個(gè)反型層就構(gòu)成了漏源之間的導(dǎo)電溝道。構(gòu)成了漏源之間的導(dǎo)電溝道。PN+N+SGD反型層反型層2 2）U UGSGS 0 0 ，U UDSDS =0 =0U UGSGS越大，反型層越厚，導(dǎo)電溝道電阻越小，同樣越大，反型層越厚，導(dǎo)電溝道電阻越小，同樣的的產(chǎn)生的電流產(chǎn)生的電流越大越大 此時(shí)的柵此時(shí)的柵-源電壓稱為源電壓稱為開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓UGS(th) U UDSDS作用產(chǎn)生漏極電流作用產(chǎn)生漏極電流I ID D 。溝道。溝道各點(diǎn)對(duì)柵極電壓不再相等，各點(diǎn)對(duì)柵極電壓不再相等，導(dǎo)電溝道寬度不再相等，沿導(dǎo)電溝道寬度不再相等，沿源源- -漏方向逐漸變窄。漏方向逐漸變窄。 3 3）U UGSGS

15、 U UGS(thGS(th） ，U UDSDS 0 0P襯底襯底B BN+N+SGDUGD=UGS- -UDS U UGS(thGS(th），U UDSDS 0 0P襯底襯底BN+N+SGD4321051015UGS =5V6V4V3V2ViD /mAUDS =10VN N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型 MOS MOS 管的特性曲線管的特性曲線 0123恒流區(qū)恒流區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)246uGS / V（3） 特性曲線特性曲線UGs(th)輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 uDS / ViD /mA夾斷區(qū)夾斷區(qū)2)(0)1(thGSGSDDUUIIUDS =10V0123246UGS /

16、 VUGs(th)ID /mA制造時(shí)制造時(shí), ,在在sio2絕緣層中摻入絕緣層中摻入大量的正離子大量的正離子, ,即使即使UGS=0=0，在正離子的作用下，源在正離子的作用下，源- -漏之漏之間也存在導(dǎo)電溝道。只要加間也存在導(dǎo)電溝道。只要加正向正向 ，就會(huì)產(chǎn)生，就會(huì)產(chǎn)生ID。結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖P源極源極S漏極漏極D 柵極柵極GBN+N+正離子正離子反型層反型層SiO22、N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSMOS管管只有當(dāng)只有當(dāng)小于某一值時(shí)，才小于某一值時(shí)，才會(huì)使導(dǎo)電溝道消失，此時(shí)的會(huì)使導(dǎo)電溝道消失，此時(shí)的稱為稱為夾斷電壓夾斷電壓 。dN溝道符號(hào)溝道符號(hào)BsgP溝道符號(hào)溝道符號(hào)dBsgMOS管符號(hào)管

17、符號(hào)DBSGN溝道符號(hào)溝道符號(hào)DBSGP溝道符號(hào)溝道符號(hào)耗盡型耗盡型MOSMOS管符號(hào)管符號(hào)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管符號(hào)管符號(hào)432104812UGS =1V2V3V輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性N N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSMOS管的特性曲線管的特性曲線 1230V1012123 UGS / V2. 特性曲線特性曲線 ID UGSUGs(off) UDS / VUDS =10VID /mAID /mA 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 的符號(hào)及的符號(hào)及 特性特性 (p76）結(jié)型結(jié)型N溝道溝道結(jié)型結(jié)型P溝道溝道NMOS增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS耗盡型耗盡型PMOS增強(qiáng)型增強(qiáng)型PMOS耗盡型耗盡型（+）（+）（

18、+）（+）（-）（-）（-）（-） 測(cè)得某放大電路中三個(gè)測(cè)得某放大電路中三個(gè)MOS管的三個(gè)電極的電位及它管的三個(gè)電極的電位及它 們的開(kāi)啟電壓如表所示。試分析各管的工作狀態(tài)們的開(kāi)啟電壓如表所示。試分析各管的工作狀態(tài) （截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)）。（截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)）。管號(hào)管號(hào)U UGS(th)GS(th)/V/VUs/VUs/VU UG G/V/VU UD D/V/V工作狀態(tài)工作狀態(tài)T14-513T2-43310T3-4605恒流區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)截止區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)1、直流參數(shù)、直流參數(shù) （1 1）開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓U UGS(th)GS(th)U UDSDS為固定值能產(chǎn)生漏極電流

19、為固定值能產(chǎn)生漏極電流I ID D所需的柵所需的柵- -源電壓源電壓U UGSGS的的最小值最小值 它是它是增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管的參數(shù)管的參數(shù)。（。（NMOSNMOS管為正，管為正，PMOSPMOS管為負(fù)）管為負(fù)） （2）夾斷電壓夾斷電壓 UGS(off) UDS為固定值為固定值使漏極電流近似等于零時(shí)所需的柵使漏極電流近似等于零時(shí)所需的柵-源電壓。源電壓。 是是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和耗盡型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和耗盡型MOS管管的參數(shù)（的參數(shù)（NMOS管為負(fù)，管為負(fù)， PMOS管為正）。管為正）。 （4）直流輸入電阻直流輸入電阻RGS（DC）柵柵- -源電壓與柵極電流的比值，其值很高源電壓與柵極電流的比值

20、，其值很高, , 一般為一般為107-1010左右。左右。 （3）飽和漏極電流）飽和漏極電流IDSS對(duì)于對(duì)于耗盡型耗盡型MOS管管,在在UGS =0情況下產(chǎn)生預(yù)夾斷時(shí)情況下產(chǎn)生預(yù)夾斷時(shí)的漏極電流。的漏極電流。2、交流參數(shù)、交流參數(shù)gm= iD / uGS UDS =常數(shù)常數(shù) gm是衡量柵是衡量柵-源電壓對(duì)漏極電流控制能力的一個(gè)重要參數(shù)。源電壓對(duì)漏極電流控制能力的一個(gè)重要參數(shù)。 （1）低頻跨導(dǎo)）低頻跨導(dǎo) gm管子工作在恒流區(qū)并且管子工作在恒流區(qū)并且 UDS為常數(shù)時(shí)，漏極電流的微變量與引為常數(shù)時(shí)，漏極電流的微變量與引起這個(gè)變化的柵起這個(gè)變化的柵-源電壓的微變量之比稱為低頻跨導(dǎo)源電壓的微變量之比稱為

21、低頻跨導(dǎo),即即（2）交流輸出電阻）交流輸出電阻rdsrds反映了反映了uDS對(duì)對(duì)iD的影響，是輸出特性曲線上的影響，是輸出特性曲線上Q點(diǎn)處切線斜率的點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)倒數(shù) rds在在恒流區(qū)很大。恒流區(qū)很大。常數(shù)GSUDDSdsiur管子正常工作時(shí)漏極電流的上限值。管子正常工作時(shí)漏極電流的上限值。管子進(jìn)入恒流區(qū)后，使漏極電流驟然增加的管子進(jìn)入恒流區(qū)后，使漏極電流驟然增加的UDS稱稱為漏為漏-源擊穿電壓。源擊穿電壓。對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，使柵極與溝道間反向擊穿的對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，使柵極與溝道間反向擊穿的UGS稱為柵稱為柵-源擊穿電壓。源擊穿電壓。對(duì)于絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，使絕緣柵層擊穿的對(duì)于絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)

22、管，使絕緣柵層擊穿的UGS稱為柵稱為柵-源擊穿電壓。源擊穿電壓。PDM決定于管子允許的溫升。決定于管子允許的溫升。1.場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管利用柵源電壓控制漏極電流，利用柵源電壓控制漏極電流，是電壓控制是電壓控制元件元件，柵極基本不取電流（很小），輸入回路電，柵極基本不取電流（很?。斎牖芈冯娮韬艽?；阻很大； 晶體管晶體管利用基極電流控制集電極電流，利用基極電流控制集電極電流，是電流控制元件是電流控制元件，基極索取一定電流，輸入阻抗基極索取一定電流，輸入阻抗較小。較小。場(chǎng)效應(yīng)管的柵極場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g g、源極、源極s s、漏極、漏極d d對(duì)應(yīng)于晶體管的基對(duì)應(yīng)于晶體管的基極極b b、發(fā)射極、發(fā)射極e

23、 e、集電極、集電極c c，能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的控制。，能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的控制。2. 晶體管放大電路的放大倍數(shù)通常比場(chǎng)效應(yīng)管的大。晶體管放大電路的放大倍數(shù)通常比場(chǎng)效應(yīng)管的大。3. 場(chǎng)效應(yīng)管只有多子導(dǎo)電，而晶體管多子和少子均場(chǎng)效應(yīng)管只有多子導(dǎo)電，而晶體管多子和少子均參與導(dǎo)電，參與導(dǎo)電，場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管熱穩(wěn)定性好、抗輻場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。射能力強(qiáng)。4. 場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管噪聲系數(shù)小。場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管噪聲系數(shù)小。5. 場(chǎng)效應(yīng)管源極、漏極可以互換使用，互換后特性場(chǎng)效應(yīng)管源極、漏極可以互換使用，互換后特性變化不大變化不大；而晶體管的發(fā)射極和集電極互換后特；而晶體管的發(fā)射極和集電極互換后特性差異

24、很大性差異很大,一般不能互換使用。一般不能互換使用。6. 場(chǎng)效應(yīng)管的種類比晶體管多，特別對(duì)于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的種類比晶體管多，特別對(duì)于耗盡型MOS管，柵管，柵- -源控制電壓可正可負(fù)，均能控制漏源控制電壓可正可負(fù)，均能控制漏極電流。極電流。7.管的柵極絕緣，外界感應(yīng)電荷不易泄放。管的柵極絕緣，外界感應(yīng)電荷不易泄放。8. 場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管均可用于放大電路和開(kāi)關(guān)電路，場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管均可用于放大電路和開(kāi)關(guān)電路，但場(chǎng)效應(yīng)管具有集成工藝簡(jiǎn)單，工作電源電壓范但場(chǎng)效應(yīng)管具有集成工藝簡(jiǎn)單，工作電源電壓范圍寬，耗電省、低功耗等特點(diǎn)，目前越來(lái)越多的圍寬，耗電省、低功耗等特點(diǎn)，目前越來(lái)越多的應(yīng)用于集成電路中。應(yīng)用于

25、集成電路中。 例例 已知某管的輸出特性曲線如圖所示。試分析已知某管的輸出特性曲線如圖所示。試分析該管是什么類型的場(chǎng)效應(yīng)管。該管是什么類型的場(chǎng)效應(yīng)管。N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管。管。2105101510V8V6V uDS / ViD /mA4V開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓UGS(th)=4V 例例 電路及管子的輸出特性如圖所示。試分析電路及管子的輸出特性如圖所示。試分析uI為為0、8V和和10V三種情況下三種情況下uO分別為幾伏。分別為幾伏。+VDD(+15V)RD5kuo +-uI +- -2105101510V8V6V uDS / ViD /mA4VVVRiVuuiuuDDDDDDDSODIGS15

26、, 00) 1 (，因而時(shí)，管子處于夾斷狀態(tài)當(dāng)VVRiVuumAiVuuDDDDDSODIGS10)5115(,18)2(的時(shí)，管子工作在恒流區(qū)當(dāng)+VDD(+15V)RD5kuo +-uI +- -2105101510V8V6V uDS / ViD /mA4VV.VVRRRuki /uRVuuDDDdsdsODDSdsIGS651535331013103為可變電阻區(qū)，等效電阻，管子工作在（3）當(dāng)）當(dāng)UGS=10V時(shí)，若認(rèn)為時(shí)，若認(rèn)為 T工作在恒流區(qū)，則工作在恒流區(qū)，則iD為為2.2mA, uo=4V,而而uGS=10V時(shí)的預(yù)夾斷電壓為時(shí)的預(yù)夾斷電壓為uDS=6V說(shuō)明管子工作在可變電阻區(qū)。說(shuō)明管

27、子工作在可變電阻區(qū)。+VDD(+15V)RD5kuo +-uI +- - uDS / V2105101510V8V6ViD /mA4V能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的控制；能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的控制；三種組態(tài)相對(duì)應(yīng)；三種組態(tài)相對(duì)應(yīng)；分析方法相同。分析方法相同。為實(shí)現(xiàn)放大，對(duì)為實(shí)現(xiàn)放大，對(duì)FET，在柵極回路加適當(dāng)偏壓；，在柵極回路加適當(dāng)偏壓；而對(duì)而對(duì)BJT則加適當(dāng)?shù)钠鳌t加適當(dāng)?shù)钠?。?chǎng)效應(yīng)管組成的放大電路與雙極型晶體管一樣，必須建立合適場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大電路與雙極型晶體管一樣，必須建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)的靜態(tài)工作點(diǎn).場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路.1 1、自給偏壓電路、自給偏壓電路靜態(tài)工作點(diǎn)分析靜態(tài)工作點(diǎn)分析 柵極電

28、流為柵極電流為02)()1 (offGSGSQDSSDQsDQSQGQGSQUUIIRIUUU)(sDDQDDDSQRRIVU此電路只適用于此電路只適用于耗盡型器件耗盡型器件、分壓式偏置電路、分壓式偏置電路sDQDDGGGSQGQGSQRIVRRRUUU212I IDQDQ、 U UGSQGSQ靜態(tài)工作點(diǎn)分析靜態(tài)工作點(diǎn)分析)(SDDQDDDSQRRIVU柵極電流為柵極電流為02)() 1(thGSGSDODUUIi增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管的電流方程管的電流方程求靜態(tài)工作點(diǎn)，場(chǎng)效應(yīng)管的圖示電路中，例）（mAIVUVVkRkRMRkRMRDSSoffGSDDDSGGG5 . 01,18,30,2

29、,10,47,2232122)()11 (5 . 0)1 (GSQoffGSGSQDSSDQUUUIIsDQDDGGGSQGQGSQRIVRRRUUU212DQGSQGSQDQIUUI24 . 0)1 (5 . 02V.U,V.UmA.I,mA).(IDSGSQDQDQ18220310640950所以. 用微變等效電路法分析場(chǎng)效應(yīng)管用微變等效電路法分析場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的交流低頻小信號(hào)模型場(chǎng)效應(yīng)管的交流低頻小信號(hào)模型)u ,u( fiDSGSDdsdsgsmddsUDSDmUGSDUrUgIrui,guiGSDS11則令DSUDSDGSUGSDDuuiuuii

30、GSDSddd求全微分求全微分是輸出回路電流與輸入回路電壓之比，稱跨導(dǎo)是輸出回路電流與輸入回路電壓之比，稱跨導(dǎo),電導(dǎo)量綱。電導(dǎo)量綱。是描述是描述MOS管輸出特性曲線上翹程度的參數(shù)，等管輸出特性曲線上翹程度的參數(shù)，等效為電阻，在幾十效為電阻，在幾十幾百千歐之間。通常幾百千歐之間。通常 rds可視為可視為開(kāi)路。開(kāi)路。dsdsgsmdUrUgI1。低頻小信號(hào)模型低頻小信號(hào)模型sdg. . .U Ugsgsg gm mU UgsgsMOSMOS管簡(jiǎn)化交流等效模型管簡(jiǎn)化交流等效模型DQDOGS(th)mIIU2gDQDSSoffGSmIIUg)(2耗盡型耗盡型:(:(結(jié)型結(jié)型) )2()(1)GSDDS

31、SGS offuiIU增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：UGS(th)iD=IDO(uGS1)2rdsQ點(diǎn)不僅影響電路是否失點(diǎn)不僅影響電路是否失真真,還影響動(dòng)態(tài)參數(shù)。還影響動(dòng)態(tài)參數(shù)。應(yīng)用微變等效電路分析法分析場(chǎng)效應(yīng)應(yīng)用微變等效電路分析法分析場(chǎng)效應(yīng)管放大電路管放大電路LDLLmgsLgsmgsLdiOuRRRRgURUgURIUUA/GiRR （）（）共源放大電路共源放大電路微變等效電路微變等效電路DoRR 例例圖示電路，圖示電路，CS和和RL開(kāi)路開(kāi)路,mSg,kR,kR,MR,kR,kRmDSGGG1102210030021計(jì)算計(jì)算、和和331.RgRgRUgURUgUUASmDmSgsmgsDgsmiOuM.R/RRRGGG