电路与模拟电子技术原理第六章半导体元器件第6章半导体元器件 6.1从电子管到晶体管 6.2半导体 6.3半导体二极管 6.4晶体管 6.5场效应晶体管6.5场效应晶体管 场效应晶体管（FET）是利用电场效应来控制半导体中电流的半导体器件。 起控制作用的电极称为栅极→基极； 漏极→集电极 源极→发射极。 改变施加在场效应管栅极上的电压，就可以控制漏极和源极之间的电流，所以场效应管是一种电压控制型器件； 与之对比，晶体管通常被看做电流控制型器件，用基极电流控制集电极电流。6.5场效应晶体管 场效应管比晶体管噪声更低、热稳定性更好、抗辐射能力更强、输入阻抗很高。 6.5.1结型场效应管 6.5.2绝缘栅型场效应管 6.5.3场效应管的特性 6.5.4场效应管的应用6.5.1结型场效应管 JunctionField-EffectTransistor，JFET 1．结型场效应管的基本结构1．结型场效应管的基本结构 场效应管电路符号中箭头的方向与晶体管电路符号中箭头一样，都是从P区指向N区2．结型场效应管的工作原理 场效应管是依靠多子导电的（晶体管的电流放大作用是依靠少子导电实现的） 使用多子导电的场效应管比使用少子导电的晶体管更加稳定。 场效应管为单极型（Unipolar）器件。 晶体管内部的既有空穴导电，又有电子导电，称之为双极型晶体管（BiplarJunctionTransistor，BJT）结型场效应管的工作原理（续）结型场效应管的工作原理（续）结型场效应管的工作原理（续）3．结型场效应管的特性曲线结型场效应管的特性曲线（续） 可变电阻区 恒流区、放大区或饱和区 夹断区 击穿区 恒流区特性6.5场效应晶体管 6.5.1结型场效应管 6.5.2绝缘栅型场效应管 6.5.3场效应管的特性 6.5.4场效应管的应用6.5.2绝缘栅型场效应管 绝缘栅型场效应管的栅极是“绝缘”的，其栅源间的电阻非常大； 低功耗、结构简单 栅极（通常用金属铝制作）与半导体之间存在一个二氧化硅薄层，形成“金属-氧化物-半导体”这样的结构，所以绝缘栅型场效应管通常被称为MOS场效应管（Metal-Oxide-SemiconductorFET）。1．绝缘栅型场效应管的基本结构 根据导电沟道的不同特性，IGFET分为 N沟道 P沟道 增强型（Enhancement-type） 耗尽型（Depletion-type）绝缘栅型场效应管的基本结构（续）4种IGFET的电路符号 虚线表示增强型，实线表示耗尽型； 箭头总是从P区指向N区，所以箭头向内代表N沟道，箭头向外代表P沟道。2．绝缘栅型场效应管的工作原理和特性曲线 绝缘栅型场效应管是一种电压控制型器件， 栅极和源极之间的电压UGS为控制信号， 漏极电流ID为被控制信号。（1）N沟道增强型IGFET IGFET不能像JFET那样靠改变耗尽层宽度来控制漏极和源极间沟道的导电性能。①UGS对ID的控制作用UGS对ID的控制作用（续）②UDS对ID的控制作用（续）③N沟道增强型IGFET的特性曲线 N沟道增强型IGFET在恒流区的转移特性 其中ID(on)称为通态漏极电流（OnStateDrainCurrent），它是UGS＝2UGS(th)时的ID值。N沟道增强型IGFET特性曲线（续）（2）N沟道耗尽型IGFET在恒流区的转移特性N沟道耗尽型IGFET特性曲线（3）P沟道IGFET 增强型 耗尽型（
分析
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略）6.5场效应晶体管 6.5.1结型场效应管 6.5.2绝缘栅型场效应管 6.5.3场效应管的特性 6.5.4场效应管的应用6.5.3场效应管的特性 1．场效应管的特性曲线 2．场效应管的特性参数1．场效应管的特性曲线 场效应管的漏极电流ID既受栅源电压UGS的控制，又受漏源电压UDS的控制： 漏极输出特性曲线描述了场效应管在不同UGS、UDS作用下的ID值， 转移特性曲线则特别描述了场效应管工作在放大区时UGS对ID的控制。场效应管的特性曲线（续） 改变UGS将改变导电沟道的宽度，从而改变漏极和源极间的导电性能。 当改变UGS使沟道宽度为零时，场效应管截止； 当沟道宽度不为零，而且UDS较小时，它对沟道的影响可以忽略，场效应管工作于（受UGS控制的）可变电阻区。场效应管的特性曲线（续） 增大UDS，它对沟道的影响不能忽略， 随着UDS的增大，沟道将发生预夹断，使场效应管进入恒流区（放大区）； UDS过大，将使场效应管发生击穿。 当把场效应管作为一种电压控制电流型的放大器件时，UGS为输入（控制）信号，ID为输出（被控制）信号。2．场效应管的特性参数 ⑴ 开启电压UGS(th)（或UT） ⑵ 夹断电压UGS(off)（或UP） ⑶ 饱和漏极电流IDSS ⑷ 输入电阻RGS ⑸ 低频跨导（互导）gm ⑹ 最大漏极功耗PDM6.5.4场效应管的应用 利用恒流区“ID基本上只受UGS控制，UGS不变则ID基本不变”的特点，可用场效应管实现放大器和恒流源。 利用可变电阻区“沟道电阻受只受UGS控制”的特点，可用场效应管实现压控线性电阻。 利用夹断区“漏极电流ID为零”的特点，可用场效应管实现做无触点的电子开关。 场效应管不允许工作在击穿区，长时间通过大电流会烧毁场效应管。
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