3.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）第3章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路*3.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管3.3場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù)3.4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路本章重點(diǎn)與難點(diǎn)了解場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性能指標(biāo)；理解場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)和場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)。掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大電路結(jié)構(gòu)、工作原理、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析方法。本章重點(diǎn)本章難點(diǎn)P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強(qiáng)型N溝道N溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，沒有導(dǎo)電溝道場(chǎng)效應(yīng)管的分類：3.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

3.1.1結(jié)構(gòu)–N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

d-漏極

s-源極

g-柵極#

符號(hào)中的箭頭方向表示什么？符號(hào)中柵極的箭頭方向可理解為兩個(gè)結(jié)的正向?qū)щ姺较騊溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

3.1.2場(chǎng)效應(yīng)管工作原理

為了保證場(chǎng)效應(yīng)管工作在放大狀態(tài)，柵極與源極之間的結(jié)處于反向偏置

以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例工作原理①vGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)vGS＜0時(shí)（以N溝道JFET為例）當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓VP

（或VGS(off)）。對(duì)于N溝道的JFET，VP<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。

vGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。工作原理②vDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)vGS=0時(shí)，vDS

iD

g、d間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當(dāng)vDS增加到使vGD=VP時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)vDS

夾斷區(qū)延長(zhǎng)

溝道電阻

iD基本不變

工作原理（以N溝道JFET為例）③

vGS和vDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP<vGS<0時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對(duì)于同樣的vDS，

iD的值比vGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處vGD=vGS-vDS=VP綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制。預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。#

為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？

JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。3.1.3場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線

場(chǎng)效應(yīng)管的主要特性曲線：

（１）輸出特性曲線（２）轉(zhuǎn)移特性曲線一、輸出特性曲線三個(gè)工作區(qū)：（1)可變電阻區(qū)；

(2)恒流區(qū)；（3）截止區(qū)可變電阻區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)二、轉(zhuǎn)移特性曲線

(a)轉(zhuǎn)移特性曲線(b)輸出特性曲線對(duì)于對(duì)結(jié)型場(chǎng)效管來(lái)說(shuō)是管子所能輸出的最大電流，飽和漏極電流

3.2絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管3.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET3.2.2N溝道耗盡型MOSFET3.2.3P溝道MOSFET3.2.4溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強(qiáng)型N溝道N溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，沒有導(dǎo)電溝道場(chǎng)效應(yīng)管的分類：3.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET1.結(jié)構(gòu)（N溝道）L：溝道長(zhǎng)度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L3.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET剖面圖1.結(jié)構(gòu)（N溝道）符號(hào)3.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET2.工作原理（1）vGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)uGS≤0時(shí)無(wú)導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時(shí)，也無(wú)電流產(chǎn)生。當(dāng)0<uGS<UT時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng)，但未形成導(dǎo)電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。當(dāng)uGS≥UT時(shí)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產(chǎn)生。

uGS越大，導(dǎo)電溝道越厚UT稱為開啟電壓2.工作原理（2）UDS對(duì)溝道的控制作用

靠近漏極d處的電位升高

電場(chǎng)強(qiáng)度減小

溝道變薄當(dāng)uGS一定（uGS>UT）時(shí)，uDS

iD

溝道電位梯度

整個(gè)溝道呈楔形分布當(dāng)uGS一定（uGS>UT）時(shí)，uDS

iD

溝道電位梯度

當(dāng)vDS增加到使vGD=VT時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。2.工作原理（2）uDS對(duì)溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：uGD=uGS-uDS=UT預(yù)夾斷后，uDS

夾斷區(qū)延長(zhǎng)

溝道電阻

iD基本不變2.工作原理（2）uDS對(duì)溝道的控制作用2.工作原理（3）uDS和uGS同時(shí)作用時(shí)

uDS一定，uGS變化時(shí)給定一個(gè)uGS，就有一條不同的iD–uDS曲線。3.

V-I特性曲線及大信號(hào)特性方程（1）輸出特性及大信號(hào)特性方程①截止區(qū)當(dāng)uGS＜UT時(shí)，導(dǎo)電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。3.

U-I特性曲線及大信號(hào)特性方程（1）輸出特性及大信號(hào)特性方程②可變電阻區(qū)

vDS≤（vGS－VT）由于vDS較小，可近似為rdso是一個(gè)受vGS控制的可變電阻3.

V-I特性曲線及大信號(hào)特性方程（1）輸出特性及大信號(hào)特性方程②可變電阻區(qū)

n：反型層中電子遷移率Cox：柵極（與襯底間）氧化層單位面積電容本征電導(dǎo)因子其中Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位：mA/V23.

V-I特性曲線及大信號(hào)特性方程（1）輸出特性及大信號(hào)特性方程③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT時(shí)的iDV-I特性：3.

V-I特性曲線及大信號(hào)特性方程（2）轉(zhuǎn)移特性3.2.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)述（N溝道）二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子可以在正或負(fù)的柵源電壓下工作，而且基本上無(wú)柵流3.2.2N溝道耗盡型MOSFET2.V-I特性曲線及大信號(hào)特性方程

（N溝道增強(qiáng)型）3.2.3P溝道MOSFET3.2.4溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)實(shí)際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為

m當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，

＝0，曲線是平坦的。

修正后場(chǎng)效應(yīng)管的主要特點(diǎn)是:

輸入電阻高，抗輻射能力強(qiáng)，易于集成.

主要參數(shù)包括:

直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)三部分。3.3場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù)一、直流參數(shù)1.夾斷電壓VP

（耗盡型參數(shù)）2.飽和漏電流IDSS（耗盡型參數(shù)）3.直流輸入電阻RGS

（109Ω～1015Ω

）二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds

當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，

＝0，rds→∞

主要參數(shù)主要參數(shù)2.低頻互導(dǎo)gm

反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力

end三、極限參數(shù)1.最大漏極電流IDM

2.最大耗散功率PDM3.最大漏源電壓U（BR）DS4.最大柵源電壓U（BR）GS

3.4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路利用場(chǎng)效應(yīng)管柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用，可構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)管放大電路。

管子工作在恒流區(qū)，且也要選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。

場(chǎng)效應(yīng)管的三個(gè)電極與晶體三極管的三個(gè)電極存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系

其放大倍數(shù)的計(jì)算，也采用交流小信號(hào)等效電路分析方法。3.4.1場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路3.4.2場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路3.4.3場(chǎng)效應(yīng)管的基本放大電路性能分析3.4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路也應(yīng)由偏置電路建立一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。

不同類型的場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)偏置電壓的極性有不同要求3.4.1場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路

一.直流偏置電路（1）自偏壓電路組成；2)

uGS=?(2)分壓式自偏壓電路(混合偏置)1）組成；2)uGS=?二.電路分析電路分析的任務(wù):靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析1.靜態(tài)分析

場(chǎng)效應(yīng)管的靜態(tài)工作點(diǎn)指直流量uGS、iD和uDS，它們同樣對(duì)應(yīng)于特性曲線上的某—點(diǎn)Q。通?？捎脠D解法和估算法確定，在這里介紹估算法。以分壓式自偏壓電路為例對(duì)求