場效應管課件

模擬電子技術基礎高等教育出版社場效應三極管（FET）一、目標：

1.掌握場效應管的結構特點；

2.熟悉場效應管的工作原理。二、重點：場效應管的結構的點三、難點：場效應管的工作原理四、主要內容：（一）什么叫場效應三極管？用電場效應控制導電溝道的形和寬窄，從而達到控制電流以實現放大作用的半導體器件。（二）場效應管的形狀結構及其符號（如圖4.1）。1.如圖4.2，以N溝道結型場效應管的結構為例在一塊N型半導體的兩側，利用合金法、擴散法或者其他工藝做成兩個摻雜濃度比較高的P型區，此時在P型區和N型區的交界處將形成一個PN結，即耗盡層。將兩側的P型區連接起來，引出一個電極，稱為柵極（ɡ），再在N型半導體的一端引出原極（s），另一端引出漏極（d）。圖4.2場效應管的結構

（三）場效應管類型

場效應管也是由PN結組成，其可分別為兩類，即結型和絕緣柵型。結型管又可分為兩類，絕緣柵型又可分為四類。場效應管結型（JFET）N溝道型P溝道型絕緣柵型（MOS）N溝道增強型N溝道耗盡型P溝道增強型P溝道耗盡型（四）場效應管的特點：

晶體三極管是用基極較小的電流去控制集電極一個較大的電流，其屬于電流控制器件；而場效應管則屬于電壓控制器件，其輸入電阻可達，MOS場效應管的輸入電阻可達，同時噪聲系數小、制造簡單、易于集成等，故越來越廣泛使用。（五）工作原理：場效應管工作時是利用柵源電壓UGS的大小來來控制導電溝道的通斷或漏源電流ID的大小而實現的。

1.外部工作條件：UDS為正值，UGS為負值。當uGS=0時，PN結最窄，導電溝道最寬。在正向電壓uDS的作用下，產生較大的漏極電流IDSS，IDSS稱為飽和漏極電流，如圖4.8（a）所示。當uGS<0時，PN結反偏，PN結變寬，導電溝道變窄。在正向電壓uDS的作用下，漏極電流iD

減小，如圖4.8（b）所示。當uGS≤UP，UP<0時，PN結反偏，PN結變得更寬且把導電溝道夾斷，漏極電流iD

為零。UP稱為夾斷電壓，如圖4.8（c）所示。圖4.8場效應管的工作原理圖(a)(b)(c)（六）特性曲線圖：

1.增強型MOS場效應管的輸出特性曲線和轉移特性曲線分別示于圖4.4和圖4.5。圖4.5場效應管的轉移特性曲線

2.增強型MOS場效應管的輸出特性與三極管類似，同樣有三個區域：可變電阻區（A），恒流區（B）和擊穿區（C），如圖4.4所示。可變電阻區與恒流區之間的虛線表示與夾斷軌跡，該虛線與各條輸出特性的交點滿足關系uGD=uGS-uDS=UGS。（七）主要參數：

1.直流參數（1）飽和漏極電流IDSS

這是耗盡型場效應管的一個重要參數。它的定義適當柵極與源極之間的電壓uGS等于零，而漏極與源極之間的電壓uDS大于夾斷電壓UGS時對應的漏極電流。（2）夾斷電壓UGS

UGS也是耗盡層型場效應管的一個重要參數。其定義是當uDS一定時，時iD減小到某一個微小電流時所需的uGS值。（3）開啟電壓UGS

UGS是增強型場效應管的一個重要參數。它定義是當uDS一定時，是漏極電流達到某一數值時所需加的UGS值。（4）直流輸入電阻RGS

即柵極與源極之間所加電壓與產生的柵極電流之比。由于場效應管的柵極幾乎不取電流，因此其輸入電阻很高。結型場效應管的RGS一般以上，絕緣柵場效應管的輸入電阻更高，一般大于。2.交流參數（1）低頻跨導（gm）UDS為定值時，漏極電流變化量△ID與引起這個變化的柵源電壓變化量△UGS之比，定義為跨導，即若ID的單位是毫安（mA），的單位是伏（V），則gm的單位是毫西【門子】（mS）。（2）極間電容這是場效應管三個電極之間的等效電容，包括CgS、CgD和CDS。極間電容愈小，則管子的高頻性能愈好。一般為幾個皮法。

3.極限參數（1）漏極最大允許消耗功率PDM

場效應管的漏極消耗功率等于漏極電流與漏極之間電壓的乘積，即PD=ID

uDS。這部分功率轉化為熱能，使管子的溫度升高。漏極最大消耗功率決定于場效應管的溫升。

（2）漏極擊穿電壓U（BR）DS

這是場效應管的漏極特性曲線上，當漏極電流ID急劇上升產生雪崩擊穿時的uDS。工作時外加在漏極與源極之間的電壓不得超過此值。

（3）柵源擊穿電壓U（BR）GS結型場效應管正常工作時，柵極與源極之間的PN結處于反向偏置狀態，若uGS過高，PN結將被擊穿。MOS場效應管的柵極與溝道之間有一層很薄的二氧化硅絕緣層，當uGS過高時，可能二氧化硅絕緣層被擊穿，使柵極柵極與底發生短路。這種擊穿不同于一般的PN結擊穿，而與電容器擊穿的情況相類似，其屬于破壞性的擊穿。柵極與源極發生擊穿，即MOS管即被破壞。4.夾斷電流（UP）在漏源電壓UDS為定值時，其ID可小到接近于零的UGS值，即UGS≤UP時，截止；UGS＞UP時，