【正文】 i ??? ?自由電子遷移率:n?單位面積柵極電容量:oxC溝道長(zhǎng)度和寬度、 :WlvDS很小時(shí)，可忽略其平方項(xiàng) DSTGSoxnD vVvlWCi )( ?? ?)( TGSoxnDSDon VvlWCviG ??? ?溝道電導(dǎo) ： 可見， 在非 飽和區(qū) vGS可控制溝道等效電導(dǎo) 。 TGSDS Vvv ??iD/mA vDS /V O TGS VV ?恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū) TGSDS Vvv ??武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 恒流區(qū) （飽和區(qū)） TGSDS Vvv ??漏端被夾斷后， iD基本不隨vDS變化，達(dá)到飽和 ? ???????????TGSDSDSDSTGSoxnDVvvvvVvlWCi 2)(22?2)(2 TGSoxnD VvlWCi ?? ? 在 飽和區(qū) vGS對(duì) iD有很強(qiáng)的控制作用 在放大電路中，場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)工作在飽和區(qū) ，故飽和區(qū)又稱為場(chǎng)效應(yīng)管的放大區(qū)。 vDS對(duì)溝道長(zhǎng)度有調(diào)節(jié)作用 ，使輸出特性曲線略微上翹。 )1()(2 2 DSTGSoxnD vVvl WCi ?? ???λ為溝道調(diào)制因子 TGSDS Vvv ??iD/mA vDS /V O TGS VV ?恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū) 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 截止區(qū) TGS Vv ?溝道沒(méi)有形成， iD≈0 vDS增大到一定值， iD急劇增長(zhǎng)，管子進(jìn)入擊穿區(qū)， vDS為漏源擊穿電壓 V (BR)DS vDS過(guò)大穿可能引起穿通擊穿 vGS太大時(shí)，絕緣層可能在強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生擊穿，造成永久性損壞， V (BR) GS為柵源擊穿電壓。 TGSDS Vvv ??iD/mA vDS /V O TGS VV ?恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū) 擊穿區(qū) 擊穿區(qū) 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 UGS UT ， iD = 0； UGS ≥ UT， 形成導(dǎo)電溝道 ， 隨著 UGS 的增加 ，ID 逐漸增大 。 2TGSDOD )1( ?? UuIi(當(dāng) UGS UT 時(shí) ) UT 2UT IDO uGS /V iD /mA O 移特性 TGSDS Vvv ??iD/mA vDS /V O TGS VV ?恒流區(qū) 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū) 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 耗盡型 MOS場(chǎng)效應(yīng)管 耗盡型管的電路符號(hào) gdsbP溝道 gdsbN溝道 2)1(PGSD S SD VvIi ??0??GSvDD S SiI飽和漏電流 Vp為夾斷電壓 v GS i D O V P v DS i D O v GS = 0V 0. 2 0. 2 0. 4 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 (JFET) 結(jié)構(gòu) N型導(dǎo)電溝道 漏極 D(d) 源極 S(s) P+ P+ 空間電荷區(qū)（耗盡層） 柵極 G(g) d g s N溝道 d g s Ｐ溝道 符號(hào) 在漏極和源極之間加上一個(gè)正向電壓 ， N 型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子 電子 可以導(dǎo)電 。 導(dǎo)電溝道是 N 型的 ， 稱 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 。 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 JFET的工作原理（以 N溝道為例） 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 用改變 VGS 大小來(lái)控制漏極電流 ID 。 *在柵極和源極之間加反向電壓 ， 耗盡層會(huì)變寬 ，導(dǎo)電溝道寬度減小 ， 使溝道本身的電阻值增大 ， 漏極電流 ID 減小 ， 反之 ， 漏極 ID 電流將增加 。 d g s VGS對(duì)溝道具有控制作用 VDS對(duì)溝道也產(chǎn)生影響 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 g d s P+ N P+ 耗盡層 g d s P+ N P+ g d s P+ N P+ VGS對(duì)溝道的控制作用 VGS = 0 時(shí) ， 耗盡層比較窄 ， 導(dǎo)電溝比較寬 VGS 由零逐漸減小 ， 耗盡層逐漸加寬 ， 導(dǎo)電溝相應(yīng)變窄 。 當(dāng) VGS = VGS（ Off)，耗盡層合攏 ， 導(dǎo)電溝被夾斷 . VGS(off)為夾斷電壓 ,為負(fù)值。也可用 VP表示 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 0≤vGS≤ Vp時(shí) , vDS 對(duì)溝道的影響 vGD ＝ vGS － vDS g d s P+ N P+ 耗盡層 g d s P+ N P+ g d s P+ N P+ g d s P+ N P+ ? VDS? ? ID ? GD間 PN結(jié)的反向電壓增加 ,使靠近 漏極處的耗盡層加寬 ,呈楔形分布。 ? VGD=VP 時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn) 預(yù)夾斷 。 ? VDS ? ?夾斷區(qū)延長(zhǎng) ,但 ID基本不變 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 小 結(jié) 改變 vGS ， 改變了 PN 結(jié)中電場(chǎng) ， 控制了 iD ， 故稱場(chǎng)效應(yīng)管； 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵源之間加反向偏置電壓 ， 使 PN 反偏 ，柵極基本不取電流 ， 因此 ， 場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻很高 。 (1)在 vGD ＝ vGS － vDS vGS(off)情況下 , 即當(dāng) vDS vGS vGS(off) 對(duì)應(yīng)于不同的 vGS ， ds間等效成不同阻值的電阻。 (2)當(dāng) vDS使 vGD ＝ vGS(off)時(shí)， ds之間預(yù)夾斷 (3)當(dāng) vDS使 vGD vGS(off)時(shí)， iD幾乎僅僅決定于 vGS ， 而與 vDS 無(wú)關(guān)。此時(shí)， 可以把 iD近似看成 vGS控制的電流源。 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 JFET的特性曲線 輸出特性曲線 予夾斷曲線 恒流區(qū) VGS=0V 2V 1V 3V 4V 5V ID V DS 0 可變電阻區(qū) 夾斷區(qū) 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 ])()1(2[ 2PDSPDSPGSD S SD VvVvVvIi ???? 是 vGS=0時(shí)， vGD= VP的 飽和漏極電流 DSSI當(dāng) vDS很小時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)線性電阻，改變vGS可以控制電阻大小 非飽和區(qū)（可變電阻區(qū)） 飽和區(qū)（放大區(qū)） ? ?DSPGSD S SD vVvIi ???? 1)1( 2vGS對(duì) iD有控制作用 lWCI gnDS S 2/??vDS對(duì) iD也產(chǎn)生影響 2)1(PGSD S SD VvIi ??武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 VGS 0 ID IDSS VP 2)1(PGSDSSDVVIi ??轉(zhuǎn)移特性曲線 一定 VDS下的 IDVGS曲線 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 種 類 符 號(hào) 轉(zhuǎn)移特性曲線 輸出特性曲線 結(jié)型 N 溝道 耗盡型 結(jié)型 P 溝道 耗盡型 絕緣 柵型 N 溝道 增強(qiáng)型 S G D S G D ? ? ? o S G D B vGS iD O VT + VGS = VT vDS iD + + + O iD VGS= 0V ? ? ? vDS O vGS iD VP IDSS O vGS iD /mA VP IDSS O 各類場(chǎng)效應(yīng)管的符號(hào)和特性曲線 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 種 類 符 號(hào) 轉(zhuǎn)移特性曲線 輸出特性曲線 絕緣 柵型 N 溝道 耗盡型 絕緣 柵型 P 溝道 增強(qiáng)型 耗盡型 ID S G D B vDS ID _ VGS=0 + _ O ID vGS VP IDSS O S G D B ID S G D B ID ID vGS VT O ID vGS VP IDSS O _ _ o _ ? _ o ? 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 FET的等效模型 JFET放大區(qū)的大信號(hào)模型 ID(vGS） iD g s d 2)1(PGSD S SD VVIi ??JFET和耗盡型 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 小信號(hào)等效電路 dsCvDSDgsCvGSDDQDSGSD vvivviIvvfiGSDS ?????????? ),(???????????dDDdsDSDSgsGSGSiIivVvvVv0?Gi),( DSGSD vvfi ?場(chǎng)效應(yīng)管工作在小信號(hào)放大狀態(tài)時(shí)，有 dsdsgsmd vgvgi ??iD g s d gsmvgdsg耗盡型 FET的小信號(hào)等效電路 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 PDS SmPGSmoPGSPDS SmVIgVVgVVVIg/2)1()1(20 ?????DPGSD S SCvDSDds IVVIvigGS?? ???????2)1(gm為場(chǎng)效應(yīng)管的 跨導(dǎo) ，表示柵極電壓對(duì)漏極電流的控制，反映了 FET的放大能力。 CvGSDmDSvig???? 2)1(PGSD SSD VvIi ??? ?DSPGSD SSD vVvIi ???? 1)1( 2Ddsds Igr ?11 ??rds為輸入交流短路時(shí)的漏極 輸出電阻 。 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 FET的主要參數(shù) 開啟電壓 VT夾斷電壓 VP： 飽和漏極電流 IDSS: 直流輸入電阻 RGS（ DC） ：柵壓除柵流 低頻跨導(dǎo) gm: 輸出電阻 rd: 最大漏極電流 IDM: 最大耗散功率 PDM: 擊穿電壓： V（ BR） DS、 V（ BR） GS 常數(shù)????DSvGSDmvig |常數(shù)????GSvDDSdivr |武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 FET與 BJT的比較 都具有受控作用，三極管為電流控制，存在兩種導(dǎo)電載流子，穩(wěn)定穩(wěn)定性低； FET為電壓控制，一種載流子參與導(dǎo)電，溫度穩(wěn)定性好。 放大使用時(shí)， FET輸入電阻遠(yuǎn)大于三極管 MOS管易損壞，應(yīng)注意良好接地。 FET的漏源極可以互換，三極管各極不能交換。 FET的噪聲系數(shù)遠(yuǎn)低于三極管。 正常工作時(shí)，耗盡型 MOS管偏壓可以為正或負(fù)。 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 MOS管工藝簡(jiǎn)單、功耗小、封裝密度高，大量應(yīng)用于集成電路；三極管增益高、非線性失真小、性能穩(wěn)定，分立元件電路和中小規(guī)模集成電路中常采用。 漏源電壓很小時(shí)， FET具有可變電阻特性，被用于增益控制等電路中。