【正文】 型 MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線如圖 ，與 JFET一樣，可分為四個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、夾斷區(qū)和擊穿區(qū)。 11 Home Next Back GSD D S c o n st .() ui f u ??② 轉(zhuǎn)移特性 DSD G S c o n st .() ui f u ??? ?2GSD D OG S( th)G S G S( th)1uiIUuU?????????① 輸出特性 VGS(th) 圖 夾斷區(qū) 2VGS(th) Home Next Back （二） N溝道耗盡型 MOS管（其結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖 ） B d s g N 溝道 B d s g P 溝道 N+ N+ P（襯底） B g s d 圖 與 N溝道增強(qiáng)型 MOS管不同的是， N溝道耗盡型 MOS管的絕緣層中摻入了大量的正離子，所以，即使在 uGS=0時(shí)，耗盡層與絕緣層之間仍然可以形成反型層，只要在漏 源之間加正向電壓，就會(huì)產(chǎn)生 iD。 12 Home Next Back 若 uDS為定值，而 uGS 0， uGS ? ? iD ?；若 uGS0， uGS ? ? iD ? ，當(dāng) uGS減小到一定值時(shí)， 反型層消失 ，導(dǎo)電溝道被夾斷， iD=0。此時(shí)的 uGS稱為 夾斷電壓 UGS(off) 。 若 uGS UGS(off)，且為定值，則 iD 隨 uDS 的變化與 N溝道增強(qiáng)型 MOS管的相同。但因 UGS(off) 0，所以 uGS在正、負(fù)方向一定范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)對(duì) iD的控制。其轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線見(jiàn)教材 P47。 13 （三） P溝道 MOS管 P溝道 MOS管與 N溝道 MOS管的結(jié)構(gòu)相同，只是摻雜的類型剛好相反，所以其電壓和電流的極性與 N溝道 MOS管的相反。其轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線見(jiàn)教材 P48。 Home Next Back VMOS管與 普通 MOS管只是制造工藝上的差別，原理上并沒(méi)什么不同。但其性能與 普通 MOS管相比， VMOS管的漏區(qū)散熱面積大，耗散功率可達(dá) kW以上；其漏 源擊穿電壓高，上限工作頻率高，線性好。 14 （四） VMOS管 4. 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù) （一）直流參數(shù) ① 開(kāi)啟電壓 VGS(th)： 對(duì)增強(qiáng)型 MOS管，當(dāng) UDS為定值時(shí)，使 iD為微小電流對(duì)應(yīng)的 UGS值。 ② 夾斷電壓 UGS(off) （或 UP）： 對(duì)耗盡型 MOS管或 JFET ，當(dāng) UDS為定值時(shí)，使 iD為微小電流時(shí)對(duì)應(yīng)的 UGS值。 ③ 飽和漏極電流 IDSS： 對(duì)耗盡型 MOS管或 JFET ， uGS=0時(shí)對(duì)應(yīng)的漏極電流。 Home Next Back 15 ④ 直流輸入電阻 RGS： 對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管， RGS大于107Ω， MOS管的 RGS大于 109Ω， 。 （二）交流參數(shù) ① 低頻跨導(dǎo) gm： 低頻跨導(dǎo)反映了 uGS對(duì) iD的控制作用。 gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得。 DSGSD SSPP G SPDmGSGSDOTG S TT21021VuIVVuVigu uIVvVV? ???? ?????? ? ? ?? ??? ?? ?????????? ? ??（ 耗 盡 型 ： 當(dāng) 時(shí) ）（ 增 強(qiáng) 型 ： 當(dāng) 時(shí) ）Home Next Back ? 極間電容： Cgs和 Cgd約為 1~3pF，和 Cds約為 ~1pF。高頻應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮極間電容的影響。 （三）極限參數(shù) ① 最大漏極電流 IDM： 管子正常工作時(shí)漏極電流的上限值。 ? 擊穿電壓 V(BR) DS、 V(BR) GS： 管子漏 源、柵 源擊穿電壓。 ③ 最大耗散功率 PDM ： 決定于管子允許的溫升。 注意 ： 對(duì)于 MOS管，柵 襯之間的電容容量很小， RGS很大，感生電荷的高壓容易使很薄的絕緣層擊穿，造成管子的損壞。因此，無(wú)論是工作中還是存放的 MOS管，都應(yīng)為柵 源之間提供直流通路，避免柵極懸空；同時(shí)，在焊接時(shí)，要將烙鐵良好接地。 16 ③ 輸出電阻 rd： GSDDSd Vivr???Home Next Back 17 5. 場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較 ① 場(chǎng)效應(yīng)管的漏極 d 、柵極 g和源極 s分別對(duì)應(yīng)晶體管的集電極 c、基極 b和發(fā)射極 e，其作用類似。 ② 場(chǎng)效應(yīng)管以 柵 源電壓控制漏極電流 ，是電壓控制型器件，且只有 多子參與導(dǎo)電 ，是 單極性 晶體管；三極管以基極電流控制集電極電流，是電流控制型器件，晶體管內(nèi)既有多子又有少子參與導(dǎo)電，是雙極性晶體管。 ? 場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻遠(yuǎn)大于晶體管的輸入電阻，其溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、噪聲系數(shù)小。 ? 場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和源極可以互換，而互換后特性變化不大；晶體管的集電極和發(fā)射極互換后特性相差很大，只有在特殊情況下才互換使用。但要注意的是，場(chǎng)效應(yīng)管的某些產(chǎn)品在出廠時(shí)，已將襯底和源極連接在一起，此時(shí)，漏極和源極不可以互換使用。 Home Next Back 18 場(chǎng)效應(yīng)管的種類多，柵 源電壓可正、可負(fù)，使用更靈活。 場(chǎng)效應(yīng)管集成工藝更簡(jiǎn)單、功耗小、工作電源電壓范圍寬，使之更多地應(yīng)用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。 一般情況下，由晶體管構(gòu)成的放大電路具有更高的電壓放大倍數(shù)和輸出功率。 Home Next Back 19 例 題 例 已知各場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖 所示。試分析各管子的類型。 3V v DS /V VGS=0V 1V 1V 2V 1V VGS=0V i D / m A 2V i D / m A 2V 1V VGS= 4V 3V v DS /V v DS /V i D / m A (a) (b ) (c ) 圖 例 Home Next Back 20 解 : (a) iD0（或 uDS0），則該管為 N溝道； uGS≤ 0，故為 JFET（耗盡型）。 (b) iD0（或 uDS0），則該管為 P溝道； uGS0，故為增強(qiáng)型 MOS管。 (c) iD0（或 uDS0），則該管為 N溝道； uGS可正、可負(fù)，故為耗盡型 MOS管。 提示： 場(chǎng)效應(yīng)管工作于恒流區(qū) ：（ 1） N溝道增強(qiáng)型 MOS管：uDS0, UGSUGS(th) 0； P溝道反之。 （ 2） N溝道耗盡型MOS管： uDS0, UGS可正、可負(fù)，也可為 0； P溝道反之。 （ 3） N溝道 JFET： uDS0, U GS0 ； P溝道反之。 Home Next Back 21 + V DD +18V T R d 8k + u I (a) 4V v DS /V V GS = 10V 8V i D / m A 6V (b ) 2 1 0 6 12 18 + u O 3 9 15 圖 例 例 電路如圖 (a) 所示，場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性如圖 (b) 所示 。試分析當(dāng) uI=2V、 8V、 10V三種情況下，場(chǎng)效應(yīng)管分別工作于什么區(qū)域。 Home Next Back 20 (c)當(dāng) uI=10V 時(shí)，假設(shè)管子工作于恒流區(qū)，此時(shí) iD=2mA，故uO =uDS =VDD iD Rd= 182?8=2V， 顯然小于 uGS =10V時(shí)的預(yù)夾斷電壓 uGS UGS(th) =104=6V ，故假設(shè)不成立 ，管子工作于可變電阻區(qū)。此時(shí)， Rds?uDS/iD=3V/1mA=3k，故 VVRR Ru DDdsddsO 3 ?????? 解 : (a)當(dāng) uI=2V 時(shí)， uI=uGS VGS(th) ，場(chǎng)效應(yīng)管工作于夾斷區(qū)， iD=0，故 uO=VDD iD Rd= VDD =18V。 (b)當(dāng) uI=8V 時(shí)，假設(shè)管子工作于恒流區(qū)，此時(shí) iD=1mA，故 uO =uDS =VDD iD Rd= 181?8=10V，大于 uGS UGS(th) =84=4V，故假設(shè)成立 ，管子工作在恒流區(qū)。 Home Next Back 21 u O + V DD +12V T R L 圖 解 ：由圖中得 N溝道 JFET的 uGS=0，此時(shí)， iD=IDSS=4mA。 而 uDSuGSUGS(off)=4V ，所以 uOmax=VDD 4V=12 –4=8V ，故 RL= uO / IDSS =(0~8V)/4mA=(0~2)k 。 例 電路如圖 所示，場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓UGS(off)= 4V，飽和漏極電流 IDSS=4mA。為使場(chǎng)效應(yīng)管工作于恒流區(qū)，求 RL的取值范圍。 22 Home Back 作業(yè)： P69—70： , 小 結(jié) 本講主要介紹了以下基本內(nèi)容： ? 場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和類型 ? 場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 ? 場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線 ? 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù) ? 場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較