,简称为场效应管，是一种高输入阻抗的电压控制型半导
体。场效应管也是一种晶体三极管，也有三个极，分别叫源极
S,栅极G,漏极D 。 接电场效戒管P-JFET 接妲场效应管N-JFET
场效应管电路符号
:场效应管的分类:
1各类场效应管根据其 沟道所采用的半导体材料，可分为N 型沟道和P 型沟道两种。所谓沟道，就是电流通
道。
2、根据构造和工艺的不同，场效应管分为结型和绝缘型两大类。
结型场效应管的英文是 Junction Field Effect Transistor
，简称JFET 。JFET 又分为N 沟道，
P 沟道场效应管。
绝缘栅型场效应管：英文是 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
，缩写为 MO SFET 简称 MOS t 。
MO 场效应晶体管又分为 N 沟耗尽型和增强型； P 沟
耗尽型和增强型四大类。场效应管英文缩写：FET(Field-efect tran sistor) 绝缘栅增理型
绝缘栅増强型PT40S
G ---- 1 | 二
Siffiift
绝缘栅耗尽fVlN-
MOS 绝缘栅耗尽
^F-MOS
S 源极
3、按导电方式：耗尽型与增强型，结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型
S 1L° ?tt 盂屡
MK
EZ0121结型场效应管
二：场效应晶体管具有如下特点：
（1） 输入阻抗高；
（2） 输入功耗小；
（3） 温度稳定性好；
（4） 信号放大稳定性好，信号失真小；
（5） 由于不存在杂乱运动的少子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。
三：场效应管与晶体管的比较
（1） 场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用 场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
（2） 场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载 流子导电。被称之为双极型器件。
（3） 有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。
（4） 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成 在一块硅片上，因此场效应管
四：场效应管的主要作用：
1. 场效应管可应用于放大。由于场效应管的放大器输入阻抗很高，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。
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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。
五：场效应管好坏与极性判别：
将万用表的量程选择在RX1K档,用黑表笔接D极,红表笔接S极,用手同时触及一下G,D极,场效应管应呈瞬时导通状态，即表针摆向阻值较小的位置，再用手触及一下G,S极，场效应管应无反应，即表针回零位置不动?此时应可判断出场效应管为好管?
将万用表的量程选择在RX1K当,分别测量场效应管三个管脚之间的电阻阻值，若某脚与其他两脚之间的电阻值均为无穷大时，并且再交换表笔后仍为无穷大时，则此脚为G极，其它两脚为S极和D极.然后再用万用表测量S 极和D极之间的电阻值一次，交换表笔后再测量一次，其中阻值较小的一次，黑表笔接的是S极，红表笔接的是D
课题第一章晶体=极管和场效晶体管 2.1.1—2.1.3三极管的基本特性 课型 新课 投课班级17机电授课时数2课时 教学目标 1.掌握三极管的结构、分类和符号 2.理解三极管的工作电压和基本连接方式 3.理解三极管电流的分配和放大作用、掌握电流的放大作用 教学重点三极管结构、分类、电流分配和放大作用教学难点电流分配和放大作用 学情分析学生已经了解了PN结及特性学生已熟练掌握晶体二极管的基本特性 教学方法讲授法、引导法、图示法、对比法、多媒体演示法 教后记 通过对本次课的学习，学生了解了三极管的基本特性，了解三极管中的PN结与二极皆中PN结的区别，同时掌握了三极管的基本连接方式和放大倍数的讣算方法，并能进行实际应用，利用査表法说出三极管的型号
A.引入 在电子线路中，经常用的基本器件除二极管外，还有三引脚的三极管。B?新授课 2.1,1三极管的结构、分类和符号 一、晶体三极管的基本结构 1?观察外形 2.三极管的结构图 （1〉发射区掺杂浓度较大，以利于发射区向基区发肘载流子。（2）基区很薄，掺杂少，载流子易于通过。 <3）集电区比发射区体枳大且掺杂少，收集载流子。 注意：三极管并不是两个PN结的简单组合，不能用两个二极管代替。 二、图形符号 a. NPN 型 三.分类 1?内部三个区的半导体分类：NPN型、PNP型 2.工作频率分类：低频管和高频管 3.以半导体材料分：错、硅 2.1.2三极管的工作电压和基本连接方式 一、三极管的工作电压 1?三极笛工作时，发射结加正向电压?集电结加反向电压。 2?偏置电压：基极与发射极之间的电压。 二.三极管在电路中的基本连接方式 1?共发射极接法（讲解） 三极：发射极、 两结：发射结、基极、集电极 集电结 基区、集电区 （引导： 比较两种符 号，箭头说 明发射结导 通的方向） C b V e b. PNP 型 集 C电 极 集 C电 极 b V
第3章场效应管放大电路 3-1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS 大的特点。（?） （2）若耗尽型N沟道MOS管的U GS大于零，则其输入电阻会明显变小。（?） 3-2选择正确答案填入空内。 （1）U GS＝0V时，不能够工作在恒流区的场效应管有B 。 A. 结型管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管 （2）当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导g m将 A 。 A.增大 B.不变 C.减小 3-3改正图P3-3所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共源接法。 图P3-3 解：（a）源极加电阻R S。 （b）漏极加电阻R D。 （c）输入端加耦合电容。 （d）在R g支路加－V G G，＋V D D改为－V D D 改正电路如解图P3-3所示。
解图P3-3 3-4已知图P3-4(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 （1）利用图解法求解Q点；（2）利用等效电路法求解u A 、R i和R o。 图P3-4
解：（1）在转移特性中作直线u G S ＝－i D R S ，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q ＝1mA ，U G S Q ＝－2V 。如解图P3-4（a ）所示。 解图P 3-4 在输出特性中作直流负载线u D S ＝V D D －i D （R D ＋R S ），与U G S Q ＝－2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点，U D S Q ≈3V 。如解图P3-4（b ）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off) GS D m DS =-= ??= I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u & 3-5 已知图P3-5（a ）所示电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解 电路的Q 点和u A &。 图P3-5 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA
实验六场效应管放大器 一、实验目的 1、了解结型场效应管的性能和特点 2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、信号发生器 三、实验原理 实验电路如下图所示：
图6-1 场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。 1、结型场效应管的特性和参数 场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图6－2所示为N 沟道结 图6－2 3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线 型场效应管3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线。 其直流参数主要有饱和漏极电流I DSS ，夹断电压U P 等；交流参数主要有低频跨导 常数U △U △I g DS GS D m == 表6－1列出了3DJ6F 的典型参数值及测试条件。
表6－1 2、场效应管放大器性能分析 图6－1为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 2 P GS DSS D )U U (1I I - = 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D 式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U (1U 2I g P GS P DSS m -- = 计算。但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。 3、输入电阻的测量方法 场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量， S D DD g2 g1g1 S G GS R I U R R R U U U -+= -=
第3章 场效应管及其放大电路例题解析 例3．1 试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。 场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。 例3．2 N 沟道JFET 的转移特性如图3．1所示。试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。 解 由图3．1可至知，此JFET 的饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V 。 例3．3 N 沟道JFET 的输出特性如图3．2所示。漏源电压的V DS ＝15V ，试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。并计算V GS ＝-2V 时的跨导g m 。 解 由图3．2可得：饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V ，V GS ＝-2V 时，用作图法求得跨导近似为：ms g m 2.1) 2(14.16.2=----≈ 例３．4 在图3．3所示的放大电路中，已知V DD ＝20V ，R D ＝10k Ω，R S ＝10k Ω，R １＝200k Ω，R 2＝51k Ω，R G ＝1M Ω，并将其输出端接一负载电阻R L ＝10 k Ω。所用的场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS ＝0．9mA ，V P ＝—4V ，g m ＝1．5mA ／V 。试求：(1)静态值； (2)电压放大倍数。 解 (1) 画出其微变等效电路，如图3．4所示。其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知， V V V R R R V DD G 42010 )51200(105133 212=??+?=+= 并可列出 D D S G G S I I R V V 310104?-=-= 图3．1 图3． 2
场效应管的分类和作用分别是什么? 根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个极性，栅极，漏极，源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，属于电压控制型器件 概念: 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点: 具有输入电阻高（108～109Ω）、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. 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，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。 制造工艺决定了场效应管的源极和漏极是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。源极与漏极间的电阻约为几千欧。 注意不能用此法判定绝缘栅型场效应管的栅极。因为这种管子的输入电阻极高，栅源间的极间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在极间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。 3、估测场效应管的放大能力将万用表拨到R×100档，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时表针指示出的是D-S极间电阻值。然后用手指捏栅极G，将人体的感应电压作为输入信号加到栅极上。由于管子的放大作用，UDS和ID都将发生变化，也相当于D-S极间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。 由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅极时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS增大，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS 场效应管，必须用手握住螺钉旋具绝缘柄，用金属杆去碰栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管子损坏。 MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S极间短路一下即可。 2.场效应管的分类: 场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类 按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种. 按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类. 3.场效应管的主要参数:
* 课程设计报告题目：场效应管放大电路设计 学生姓名：学生学号： *** ******** 系专届别： 业： 别： 电气信息工程院 通信工程 2014届 指导教师：** 电气信息工程学院制 2013年3月
**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 1.2 1.3场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免P N结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可 分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体M OS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入 阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模 集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。
* 课程设计报告 题目：场效应管放大电路设计 学生姓名： *** 学生学号： ******** 系别：电气信息工程院 专业：通信工程 届别： 2014届 指导教师： ** 电气信息工程学院制 2013年3月
场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 1.2 研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 1.3 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1 场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET 是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P 沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体MOS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015 之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。它属于电压控制型
场效应管 根据三极管的原理开发出的新一代放大元件,有 3个极性,栅极, 漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件 -------------------------------------------------------------- 1. 概念 : 场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写 (FET简称场效应管 . 由多数载流子参与导电 , 也称为单极型晶体管 . 它属于电压控制型半导体器件 . 特点 : 具有输入电阻高(100000000~1000000000Ω、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 . 作用 : 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 . 场效应管可以用作电子开关 .
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 . 场效应管可以用作可变电阻 . 场效应管可以方便地用作恒流源 . 2. 场效应管的分类 : 场效应管分结型、绝缘栅型 (MOS两大类 按沟道材料 :结型和绝缘栅型各分 N 沟道和 P 沟道两种 . 按导电方式 :耗尽型与增强型 , 结型场效应管均为耗尽型 , 绝缘栅型场效应管既有耗尽型的 , 也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和 MOS 场效应晶体管 , 而 MOS 场效应晶体管又分为 N 沟耗尽型和增强型 ;P 沟耗尽型和增强型四大类 . 见下图 : 3. 场效应管的主要参数 : Idss —饱和漏源电流 . 是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中 , 栅极电压 UGS=0时的漏源电流 . Up —夹断电压 . 是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中 , 使漏源间刚截止时的栅极电压 . Ut —开启电压 . 是指增强型绝缘栅场效管中 , 使漏源间刚导通时的栅极电压 . gM —跨导 . 是表示栅源电压 UGS —对漏极电流 ID 的控制能力 , 即漏极电流ID 变化量与栅源电压 UGS 变化量的比值 .gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数 . BVDS —漏源击穿电压 . 是指栅源电压 UGS 一定时 , 场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压 . 这是一项极限参数 , 加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 场效应管英文缩写：FET(Field-effect transistor)，简称为场效应管，是一种高输入阻抗的电压控制型半导体。场效应管也是一种晶体三极管，也有三个极，分别叫源极S，栅极G，漏极D。 场效应管电路符号
一：场效应管的分类： 1、各类场效应管根据其沟道所采用的半导体材料，可分为N型沟道和P型沟道两种。所谓沟道，就是电流通道。 2、根据构造和工艺的不同，场效应管分为结型和绝缘型两大类。 结型场效应管的英文是 Junction Field Effect Transistor，简称JFET。JFET 又分为N沟道，P沟道场效应管。 绝缘栅型场效应管：英文是 Metal Oxide Semiconductor Field E ffect Transistor，缩写为MOSFET，简称MOS管。 MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。 3、按导电方式：耗尽型与增强型，结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 二：场效应晶体管具有如下特点： （1）输入阻抗高； （2）输入功耗小；
（3）温度稳定性好； （4）信号放大稳定性好，信号失真小； （5）由于不存在杂乱运动的少子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。 三：场效应管与晶体管的比较 （1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 （3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 （4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管 四：场效应管的主要作用： 1.场效应管可应用于放大。由于场效应管的放大器输入阻抗很高，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。 五：场效应管好坏与极性判别: 将万用表的量程选择在RX1K档,用黑表笔接D极,红表笔接S极,用手同时触及一下G,D极,场效应管应呈瞬时导通状态,即表针摆向阻值较小的位置,再用手触及一下G,S极, 场效应管应无反应,即表针回零位置不动.此时应可判断出场效应管为好管. 将万用表的量程选择在RX1K档,分别测量场效应管三个管脚之间的电阻阻值,若某脚与其他两脚之间的电阻值均为无穷大时,并且再交换表笔后仍为
第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳 一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程： 耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。 表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系： 耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2 )(T GS D V v k i -=*
· FET 输出特性曲线反映关系 参变量 G S V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区 （沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。 二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式 以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。 三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模 型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒 数。 四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 ·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 可以很大。 ·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，|| V A
第四章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 4.1 结型场效应管 4.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d—集电极c夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的
结构示意图和它在电路中的代表符号
如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N 区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS－V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 (b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压v DS，则漏极电流i D将受v GS的控制，|v GS|增大时，沟道电阻增大，i D减小。 (c)上述效应也可以看作是栅－源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流i D的大小。 v DS对i D的影响 设v GS值固定，且V P 结型场效应管(JFET)的结构和工作原理 1. JFET的结构和符号 N沟道JFET P沟道JFET 2. 工作原理（以N沟道JFET为例） N沟道JFET工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压——V GS< 0，在D-S间加一个正电压——V DS>0. 栅极—沟道间的PN结反偏，栅极电流i G≈0，栅极输入电阻很高（高达107Ω以上）。 N沟道中的多子（电子）由S向D运动，形成漏极电流i D。i D的大小取决于V DS的大小和沟道电阻。改变V GS可改变沟道电阻，从而改变i D。 主要讨论V GS对i D的控制作用以及V DS对i D的影响。 ①栅源电压V GS对i D的控制作用 当V GS＜0时，PN结反偏，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，I D减小；V GS更负时，沟道更窄，I D更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，I D≈0。这时所对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P。 ②漏源电压V DS对i D的影响 在栅源间加电压V GS＜ 0 ，漏源间加正电压V DS > 0。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为V GD=V GS-V DS，比源端耗尽层所受的反偏电压V GS大,(如:V GS=-2V, V DS =3V, V P=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为V GD=-5V，源端耗尽层受反偏电压为-2V),使靠近漏端的耗尽层比源端宽，沟道比源端窄，故V DS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。 当V DS增加到使V GD=V GS-V DS =V P时，耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。 当V DS继续增加时，预夹断点下移，夹断区向源极方向延伸。由于夹断处电阻很大，使V DS主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区的载流子都拉至漏极，形成漏极电流I D。预夹断后I D基本不随V DS增大而变化。 实验四 场效应管放大器 一、实验目的 1、了解结型场效应管的性能和特点 2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法 二、实验原理 场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。 1、结型场效应管的特性和参数 场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图3－1所示为N 沟道结 图3－1 3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线 型场效应管3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线。 其直流参数主要有饱和漏极电流I DSS ，夹断电压U P 等；交流参数主要有低频跨导 常数U △U △I g DS GS D m == 表3－1列出了3DJ6F 的典型参数值及测试条件。 表3－1 2、场效应管放大器性能分析 图3－2为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 2 P GS DSS D )U U (1I I - = 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D 式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U (1U 2I g P GS P DSS m -- = 计算。但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。 S D DD g2 g1g1 S G GS R I U R R R U U U -+= -= MOS管的构造及MOS管种类和结构 随着社会的进步和发展，MOS管在电子行业的应用越来越广泛，萨科微电子SLKOR作为能够研发生产碳化硅SiC产品的“碳化硅专家”，必须来科普一下这方面的知识。 MOS即MOSFET的简写，全称是金属氧化物场效应晶体管。就是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。MOS管的构造、原理、特性、符号规则和封装种类等，大致如下。 1、MOS管的构造： MOS管的构造是在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。这就构成了一个N沟道（NPN 型）增强型MOS管。它的栅极和其它电极间是绝缘的。 同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP 型）增强型MOS管。图1-1所示（a ）、（b）分别是P沟道MOS管道结构图和代表符号。 2、MOS 管的工作原理： 从图1-2-（a）可以看出，增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压VGS=0 时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流ID=0。此时若在栅-源极间加上正向电压，图1-2-(b)所示，即VGS＞0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场，由于氧化物层是绝缘的，栅极所加电压VGS无法形成电流，氧化物层的两边就形成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电，并形成一个电场，随着 场效应管与晶体三极管的比较 场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管. 晶体三极管与场效应管工作原理完全不同，但是各极可以近似对 应以便于理解和设计： 晶体管：基极发射极集电极 场效应管：栅极源极漏极 要注意的是，晶体管(NPN型)设计发射极电位比基极电位低(约0. 6V)，场效应管源极电位比栅极电位高（约0.4V)。 场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器 件. 有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵 活性比晶体管好. 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用. 一、场效应管的结构原理及特性场效应管有结型和绝缘栅两种 结构，每种结构又有N沟道和P沟道两种导电沟道。 1、结型场效应管（JFET） （1）结构原理它的结构及符号见图1。在N型硅棒两端引出漏极D和源极S两个电极，又在硅棒的两侧各做一个P区，形成两个P N结。在P区引出电极并连接起来，称为栅极Go这样就构成了N型 沟道的场效应管 图1、N沟道结构型场效应管的结构及符号由于PN结中的载流子已经耗尽，故PN基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，从图1中可见，当漏极电源电压ED一定时，如果栅极电压越负，PN结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源极之间导电的沟道越窄，漏极电流ID就愈小；反之，如果栅极电压没有那么负，则沟道变宽，ID变大，所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。 （2）特性曲线 1）转移特性 图2（a）给出了N沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线，称为转移特性曲线，它和电子管的动态特性曲线非常相似，当栅极电压VGS=0时的漏源电流。用IDSS表示。VGS变负时，ID逐渐减小。I D接近于零的栅极电压称为夹断电压，用VP表示，在0≥VGS≥VP的区段内，ID与VGS的关系可近似表示为： ID=IDSS（1-|VGS/VP|） 其跨导gm为：gm=（△ID/△VGS）|VDS=常微（微欧）| 式中：△ID------漏极电流增量（微安） ------△VGS-----栅源电压增量（伏） 第3章 场效应管及其放大电路 场效应晶体管(简称场效应管)是一种利用电场效应来控制电流的半导体器件。这种器件不仅具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点,而且还具有输入电阻高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单等优点,因而大大扩展了其应用范围,特别是在大规模和超大规模集成电路中得到了广泛的应用。 根据结构的不同,场效应管可以分为两大类:结型场效应管(JFET )和金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET )。 本章首先介绍场效应管的结构、工作原理、特性曲线及主要参数,然后介绍场效应管放大电路的电路组成及其工作原理。 3.1 结型场效应管 3.1.1 结型场效应管的结构和工作原理 1.结构结型场效应管的结构示意图如图3-1(a )所示。从图中可以看出,在N 型半导体两侧是两个高掺杂的P 区,从而形成两个PN 结。两侧P 区从内部相连后引出一个电极称为栅极,用G 表图3-1 N 沟道结型场效应管 (a )结构 (b )符号示;从N 型半导体两端分别引出的两个电极称为源极和漏极,用S 和D 表示;两个PN 结中间的 · 94· N 型区域称为导电沟道,这种结构称为N 沟道场效应管,图3-1(b )是它的代表符号。场效应管分N 沟道和P 沟道两种,图3-2所示为P 沟道场效应管。从场效应管代表符号中的箭头方向可以区分是N 沟道还是P 沟道。 2.工作原理下面以N 沟道结型场效应管为例,讨论场效应管的工作原理。图3-3表示的是N 沟道结 型场效应管加入偏置电压后的接线图。 图3-2 P 沟道结型场效应管 (a )结构 (b )符号图3-3 N 沟道结型场效应管 的工作原理 图3-4 u G S 对导电沟道的影响 正常工作时,场效应管中的PN 结必须外加反向电压。对于N 沟道场效应管,当u G S <0,栅极电流几乎为0,场效应管呈现高达几十兆欧以上的输入电阻。如果在漏极(D )和源极(S )之间加一正极性电压u D S ,N 沟道中的多数载流子(电子)将在电场作用下从源极向漏极流动,形成漏极电流i D 。i D 的大小受u G S 的控制,当栅源电压u G S 改变时,由于PN 结的反向电压改变,两个PN 结的耗尽层将改变,导致导电沟道的宽度改变,也即沟道电阻的大小随之改变,从而使电流i D 发 生改变。 为了进一步说明u G S 对i D 的控制作用,先假设u D S =0的情况。从图3-4中可以看出,当u G S · 05· 结型场效应管（JFET的结构和工作原理 1. JFET的结构和符号 D O s A N沟道JFET P沟道JFET 2.工作原理（以N沟道JFET为例） N沟道JFET工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压——V GS< 0 ,在D-S间加一个正电压——V DS>0. 栅极一沟道间的PN结反偏，栅极电流i G 0，栅极输入电阻很高（高达107以上）。 N沟道中的多子（电子）由S向D运动，形成漏极电流i D。i D的大小取决于V DS的大小和沟道电阻。改变V GS可改变沟道电阻，从而改变i D。 主要讨论V S对i D的控制作用以及V DS对i D的影响。 ①栅源电压V GS对i D的控制作用 当V GS V 0时，PN结反偏，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，I D减小；V GS更负时，沟道更窄，I D更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，I D ~ 0。这时所对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P。 ②漏源电压V DS对i D的影响 在栅源间加电压V GS v 0 ,漏源间加正电压V DS > 0。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为V GD= V GS-V DS,比源端耗尽层所受的反偏电压V GS大,（如：V Gs=-2V, V DS =3V, V P=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为V GD=-5V，源端耗尽层受反偏电压为-2V）,使靠近漏端的耗尽层比源 端宽，沟道比源端窄，故V DS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。 当V DS增加到使V GD=V GS-V DS = V P时，耗尽层在漏端靠拢，称为预夹断。 当V DS继续增加时，预夹断点下移，夹断区向源极方向延伸。由于夹断处电阻很大，使 V DS主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区的载流子都拉至漏极，形成漏极电流I D。预夹断后I D基本不随V DS增大而变化。 第三章场效应晶体管及其放大电路一、教学要求 知识点教学要求学分掌握理解了解 场效应管场效应管的结构与类型√ 场效应管的工作原理√ 场效应管的伏安特性及主要参数√ 场效应管的微变等效电路√ 场效应管放大电路场效应管放大电路的静态分析√ 场效应管放大电路的动态分析√ 场效应管三种基本放大电路√ 二、重点和难点 本章的重点是： 场效应管（JFET、MOSFET）的伏安特性、主要参数，放大电路的组成及主要动态指标的微变等效电路分析法。 本章的难点是：场效应管的工作原理及伏安特性。 三、教学内容 3.1场效应管 1. 场效应管的结构与类型 场效应管是一种半导体器件，与第二章介绍的晶体管类似，器件内部也有两个PN结，器件外部也有三个电极（源极s、栅极g和漏极d）。 场效应管按照结构和控制电场的形式，有结型和绝缘栅型两大类型。结型的栅极与硅材料直接接触，控制电场是PN结的内电场；绝缘栅型的栅极与硅材料之间隔有绝缘层（SiO2），不直接接触，控制电场是外电压产生的表面电场。 场效应管按照工作方式，有耗尽型和增强型之分。耗尽型：在外加电压为零时，管内有固定的导电沟道，随外加电压的绝对值增大，导电沟道逐渐消失（耗尽）；增强型：在外加电压为零时，管内没有导电沟道，当外加电压的绝对值增大到一定程度后，导电沟道逐渐形成（增强）。 场效应管按照导电沟道的掺杂类型，有N沟道和P沟道。两者的外加电压极性相反。 2. 场效应管的工作原理 学习场效应管的工作原理时应正确理解以下几个概念： a）控制漏极电流的基本原理 场效应管的导电沟道是一个可变电阻，外加电压改变导电沟道的几何尺寸，以改变导电沟道电阻的大小，从而达到控制漏极电流的目的。 b）外加电压对导电沟道的影响 当漏源电压等于零时，栅源电压变化，导电沟道处处宽度相等；当漏源电压不等于零时， 场效应管及其参数符号意义 场效应管（英缩写FET）是电压控制器件，它由输入电压来控制输出电流的变化。它具有输入阻抗高噪声低，动态范围大，温度系数低等优点，因而广泛应用于各种电子线路中。供应信息需求信息 一、场效应管的结构原理及特性 场效应管有结型和绝缘栅两种结构，每种结构又有N沟道和P沟道两种导电沟道。 1、结型场效应管（JFET） （1）结构原理它的结构及符号见图1。在N型硅棒两端引出漏极D和源极S两个电极，又在硅棒的两侧各做一个P区，形成两个PN结。在P区引出电极并连接起来，称为栅极Go这样就构成了N型沟道的场效应管 图1、N沟道结构型场效应管的结构及符号 由于PN结中的载流子已经耗尽，故PN基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，从图1中可见，当漏极电源电压ED一定时，如果栅极电压越负，PN结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源极之间导电的沟道越窄，漏极电流ID就愈小；反之，如果栅极电压没有那么负，则沟道变宽，ID变大，所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。（2）特性曲线 1）转移特性 图2（a）给出了N沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线，称为转移特性曲线，它和电子管的动态特性曲线非常相似，当栅极电压VGS=0时的漏源电流。用IDSS表示。VGS变负时，ID逐渐减小。ID接近于零的栅极电压称为夹断电压，用VP表示，在0≥VGS≥VP的区段内，ID与VGS的关系可近似表示为： ID=IDSS（1-|VGS/VP|） △△）|VDS=常微（微欧）| 其跨导gm为：gm=（ID/VGS 式中：ID △-----漏极电流增量（微安） △-----栅源电压增量（伏） VGS 图2、结型场效应管特性曲线结型场效应管(JFET)的结构和工作原理
场效应管放大器
MOS管的构造及MOS管种类和结构
场效应管与晶体三极管的比较
场效应管及其放大电路
结型场效应管(JFET)的结构和工作原理
第三章 场效应晶体管及其放大电路
场效应管及其参数符号意义
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