, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
1.4 场效应管
场效应管 (FET)是利用输入回路的 电场效应 来控制输出回路电流
的一种半导体器件 。
它仅靠半导体中的 多数载流子导电, 又称单极型晶体管 。
类型
① 结型
② 绝缘栅型
1.4.1 结型场效应管
优点：输入电阻大（ 107 Ω ～ 1012Ω）、噪音低、热稳定性好、
抗辐射能力强等
类型
① N沟道管
② P沟道管
实际结构及符号如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
结构示意图如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
栅极
源极
漏极
导电沟道
1,外部条件
① 栅 — 源间加负向电压（即 uGS<0－负栅源电压）
② 漏 — 源间加正向电压
一、结型场效应管的工作原理
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
|uGS|
2,工作原理
（ 1）当 uDS=0时,uGS对导电沟道的控制作用
uDS=0且 uGS＝ 0时，耗尽层很窄，导电沟道很
宽。
|uGS| 耗尽层加宽 沟道变窄
沟道电阻增大
耗尽层闭合
沟道电阻为 ∞
uGS称为夹端
电压 UGS(off)
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 2）当 uGS一定时（ UGS(off)<uGS<0）,uDS对 iD的影响
uGS一定时，若 uDS＝ 0，则 iD=0
若 uDS>0，则 iD≠0，如图所示
uDS DSGSGD uuu ?? uGD
沟道变窄
若 uGD=UGS(off)
预夹断
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
uDS 夹断区加长
d— s间呈电阻特性
预夹断后,uDG<UGS(off)
iD几乎只由 uGS决定，与 uDS无关 恒流特性
预夹断前,
常数?? GSDSD uui
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 3）当 uGD<uGS(off)时,uGS对 iD的控制作用
在 uGD=uGS-uDS<uGS(off)即 uDS>uGS-UGS(off)且 uDS一定时
iD=gmuGS
其中
常数??
??
DS
GS
D
m Uu
ig
低频跨导
结论
① 场效应管是电压控制元件；
② 当 uDS使 uGD=UGS(off)时,d— s间预夹断；
③ 预夹断前 [uGD=uGS-uDS>uGS(off)],d— s间可视为受 uGS控制的可
变电阻；
③ 预夹断后 [uGD=uGS-uDS<uGS(off)],iD几乎只取决于 uGS，与 uDS
无关,d— s间可视为受 uGS控制的电流源；
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、结型场效应管的特性曲线
1,输出特性曲线
常数?? GS|)( DSD Uufi
（曲线族）
如图所示
说明
（ 1）预夹断轨迹
uDS=uGS-UGS(off)
即 uGD=UGS(off)
（ 2）场效应管有三个工
作区
外部条件
① 可变电阻区（又称非饱和区）
a.UGS(off)<uGS<0（负压）
b.uDS<uGS-UGS(off)
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
② 恒流区（又称饱和区）
外部条件
a.UGS(off)<uGS<0（负压）
b.uDS>uGS-UGS(off)
③ 夹断区
外部条件,uGS<UGS(off)
特点,a,iD∝ uDS （ uGS一定）
RDS
特点,a,uGS iD
b.uDS iD 几乎不变（略增）
特点,iD=0
b,uGS
（ 3）击穿电压 U(BR)DS,U(BR)DS＝ uGS- U(BR)GD
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
2,转移特性
常数?? DS)( GSD Uufi
3.电流方程
2
G S ( o f f )
GS
D S SD 1 ?
?
?
?
???
?
??
U
uIi
( UGS（ off)<uGS<0 )
( uDS>uGS-UGS(off) )
注意 P沟道管 uGS≥0
1.4.2 绝缘栅型场效应管（又称 MOS管）
特点：输入电阻高（ Ri>1010Ω）、温度稳定好、易集成化
MOS管的类型
增强型 N沟道
P沟道
耗尽型
N沟道
P沟道
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
一,N沟道增强型 MOS管
说明
① MOS管衬底一般与源极相连使用；
② 栅极和衬底间形成电容。
1,工作原理
（ 1）当 uGS=0时,iD=0
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 2）当 uGS>0时,uGS对导电沟道的控制作用
若 uGS>0（正栅源电压） 耗尽层，如图所示
开启电压 UGS(th)：使沟道刚刚形成的栅源电压
uGS 反型层加厚 沟道电阻变小
当 uGS 耗尽层加宽
反型层 导电沟道,如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 3）当 uGS>UGS(th)且一定时,uDS对 iD的影响
uDS uGD 沟道变窄 DSGSGD uuu ??
若 uGD=UGS(th)
预夹断 uDS
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
uDS 夹断区加长
预夹断前,d— s间呈电阻特性
预夹断后,uDG<UGS(th)
iD几乎只由 uGS决定，与 uDS无关 恒流特性
常数?? GSDSD uui
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
2,特性曲线与电流方程
（ 1）特性曲线
说明 MOS管也有三个工作区
（ 2）电流方程 2
G S ( t h )
GS
DOD 1 ?
?
?
?
???
?
??
U
uIi
uGS=2UGS(th)时的 iD
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二,N沟道耗尽型 MOS管
说明
① N沟道耗尽型 MOS管的夹断电压 UGS(off)为负值（与 N沟道
JFET管相同）；
② 工作时 uGS在一定范围内可正、可负、可零（一般为负）；
耗尽型管和增强型管的主要区别,有无原始导电沟道。
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
三,P沟道 MOS管
场效应管的符号及特性如图所示
四,VMOS管
特点：散热好，功率大（可达 kW以上）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
1.4.3 场效应管的主要参数
一、直流参数
1）开启电压 UGS（ th)
2）夹断电压 UGS（ 0ff)
3）饱和漏极电流 IDSS
4）直流输入电阻 RGS（ DC）
增强型 MOS管的参数
结型管和耗尽型 MOS管的参数
对于耗尽型管，在 UGS=0时产生预夹断时的 iD定义为 IDSS。
G
GS
G S ( D C ) I
UR ?
结型管,RGS(DC)>107Ω
MOS管,RGS(DC)>109Ω
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、交流参数
1）低频跨导 gm
＝常数DSGS
D
m
Uu
ig
?
??
2）极间电容,Cgs,Cgd,Cds
恒流区时
说明
① gm是转移特性曲线上某点切线的斜率；
② iD gm
三、极限参数
3）最大耗散功率 PDM
1）最大漏极电流 IDM
2）击穿电压,U(BR)DS,U(BR)GS
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
注意
对于 MOS管：①要避免栅极悬空；
② 焊接时，电烙铁应良好接地。
【 例 1.4.1】 某管子的输出特性曲线如图所示。试分析该管是何
种类型的场效应管（结型、绝缘栅型,N沟道,P沟道、增强型、
耗尽型）。
【 解 】 该管为 N沟道增强型 MOS管
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
【 例 1.4.2】 试分析 uI为 0,8V和 10V三种情况下 uo之值。
【 解 】 当 uGS=uI=0时，管子处于夹断状态,iD=0
Uo=uDS=VDD-iDRd=VDD=15V
当 uGS=uI=8V时，管子工作与恒流区状态,iD=1mA
Uo=uDS=VDD-iDRd=(15-1× 5） V=10V
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
当 uGS=uI=10V时，若管子工作于恒流区，则 iD≈2.2mA
则 uo=(15-2.2× 5） V＝ 4V。但 uGS=10V时的预夹断电压为
uDS=uGS-UGS(th)=(10-4)V=6V
显然，管子不工作于恒流区，而是工作于可变电阻区
k Ω3)101 3( 3
D
DS
ds ????? ?i
uR
V6.5V)1535 3(DD
dds
ds
o ??????? VRR
Ru
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
1.4.4 场效应管与晶体管的比较
场效应管 晶体管
电极 g,s,d b,e,c
控制类型 电压控制元件 电流控制元件
控制能力 较弱（ gm较小） (g
m≈1~5mS)
较强（ β较大）
(β ≈20~100)
参与导电
的载流子 多子和少子 多子
噪声系数 小 大
小结
作业 P69 1.23* 1.24
1.4 场效应管
场效应管 (FET)是利用输入回路的 电场效应 来控制输出回路电流
的一种半导体器件 。
它仅靠半导体中的 多数载流子导电, 又称单极型晶体管 。
类型
① 结型
② 绝缘栅型
1.4.1 结型场效应管
优点：输入电阻大（ 107 Ω ～ 1012Ω）、噪音低、热稳定性好、
抗辐射能力强等
类型
① N沟道管
② P沟道管
实际结构及符号如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
结构示意图如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
栅极
源极
漏极
导电沟道
1,外部条件
① 栅 — 源间加负向电压（即 uGS<0－负栅源电压）
② 漏 — 源间加正向电压
一、结型场效应管的工作原理
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
|uGS|
2,工作原理
（ 1）当 uDS=0时,uGS对导电沟道的控制作用
uDS=0且 uGS＝ 0时，耗尽层很窄，导电沟道很
宽。
|uGS| 耗尽层加宽 沟道变窄
沟道电阻增大
耗尽层闭合
沟道电阻为 ∞
uGS称为夹端
电压 UGS(off)
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 2）当 uGS一定时（ UGS(off)<uGS<0）,uDS对 iD的影响
uGS一定时，若 uDS＝ 0，则 iD=0
若 uDS>0，则 iD≠0，如图所示
uDS DSGSGD uuu ?? uGD
沟道变窄
若 uGD=UGS(off)
预夹断
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
uDS 夹断区加长
d— s间呈电阻特性
预夹断后,uDG<UGS(off)
iD几乎只由 uGS决定，与 uDS无关 恒流特性
预夹断前,
常数?? GSDSD uui
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 3）当 uGD<uGS(off)时,uGS对 iD的控制作用
在 uGD=uGS-uDS<uGS(off)即 uDS>uGS-UGS(off)且 uDS一定时
iD=gmuGS
其中
常数??
??
DS
GS
D
m Uu
ig
低频跨导
结论
① 场效应管是电压控制元件；
② 当 uDS使 uGD=UGS(off)时,d— s间预夹断；
③ 预夹断前 [uGD=uGS-uDS>uGS(off)],d— s间可视为受 uGS控制的可
变电阻；
③ 预夹断后 [uGD=uGS-uDS<uGS(off)],iD几乎只取决于 uGS，与 uDS
无关,d— s间可视为受 uGS控制的电流源；
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、结型场效应管的特性曲线
1,输出特性曲线
常数?? GS|)( DSD Uufi
（曲线族）
如图所示
说明
（ 1）预夹断轨迹
uDS=uGS-UGS(off)
即 uGD=UGS(off)
（ 2）场效应管有三个工
作区
外部条件
① 可变电阻区（又称非饱和区）
a.UGS(off)<uGS<0（负压）
b.uDS<uGS-UGS(off)
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
② 恒流区（又称饱和区）
外部条件
a.UGS(off)<uGS<0（负压）
b.uDS>uGS-UGS(off)
③ 夹断区
外部条件,uGS<UGS(off)
特点,a,iD∝ uDS （ uGS一定）
RDS
特点,a,uGS iD
b.uDS iD 几乎不变（略增）
特点,iD=0
b,uGS
（ 3）击穿电压 U(BR)DS,U(BR)DS＝ uGS- U(BR)GD
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
2,转移特性
常数?? DS)( GSD Uufi
3.电流方程
2
G S ( o f f )
GS
D S SD 1 ?
?
?
?
???
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??
U
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( UGS（ off)<uGS<0 )
( uDS>uGS-UGS(off) )
注意 P沟道管 uGS≥0
1.4.2 绝缘栅型场效应管（又称 MOS管）
特点：输入电阻高（ Ri>1010Ω）、温度稳定好、易集成化
MOS管的类型
增强型 N沟道
P沟道
耗尽型
N沟道
P沟道
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
一,N沟道增强型 MOS管
说明
① MOS管衬底一般与源极相连使用；
② 栅极和衬底间形成电容。
1,工作原理
（ 1）当 uGS=0时,iD=0
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 2）当 uGS>0时,uGS对导电沟道的控制作用
若 uGS>0（正栅源电压） 耗尽层，如图所示
开启电压 UGS(th)：使沟道刚刚形成的栅源电压
uGS 反型层加厚 沟道电阻变小
当 uGS 耗尽层加宽
反型层 导电沟道,如图所示
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
（ 3）当 uGS>UGS(th)且一定时,uDS对 iD的影响
uDS uGD 沟道变窄 DSGSGD uuu ??
若 uGD=UGS(th)
预夹断 uDS
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
uDS 夹断区加长
预夹断前,d— s间呈电阻特性
预夹断后,uDG<UGS(th)
iD几乎只由 uGS决定，与 uDS无关 恒流特性
常数?? GSDSD uui
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
2,特性曲线与电流方程
（ 1）特性曲线
说明 MOS管也有三个工作区
（ 2）电流方程 2
G S ( t h )
GS
DOD 1 ?
?
?
?
???
?
??
U
uIi
uGS=2UGS(th)时的 iD
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二,N沟道耗尽型 MOS管
说明
① N沟道耗尽型 MOS管的夹断电压 UGS(off)为负值（与 N沟道
JFET管相同）；
② 工作时 uGS在一定范围内可正、可负、可零（一般为负）；
耗尽型管和增强型管的主要区别,有无原始导电沟道。
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
三,P沟道 MOS管
场效应管的符号及特性如图所示
四,VMOS管
特点：散热好，功率大（可达 kW以上）
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
1.4.3 场效应管的主要参数
一、直流参数
1）开启电压 UGS（ th)
2）夹断电压 UGS（ 0ff)
3）饱和漏极电流 IDSS
4）直流输入电阻 RGS（ DC）
增强型 MOS管的参数
结型管和耗尽型 MOS管的参数
对于耗尽型管，在 UGS=0时产生预夹断时的 iD定义为 IDSS。
G
GS
G S ( D C ) I
UR ?
结型管,RGS(DC)>107Ω
MOS管,RGS(DC)>109Ω
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
二、交流参数
1）低频跨导 gm
＝常数DSGS
D
m
Uu
ig
?
??
2）极间电容,Cgs,Cgd,Cds
恒流区时
说明
① gm是转移特性曲线上某点切线的斜率；
② iD gm
三、极限参数
3）最大耗散功率 PDM
1）最大漏极电流 IDM
2）击穿电压,U(BR)DS,U(BR)GS
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
注意
对于 MOS管：①要避免栅极悬空；
② 焊接时，电烙铁应良好接地。
【 例 1.4.1】 某管子的输出特性曲线如图所示。试分析该管是何
种类型的场效应管（结型、绝缘栅型,N沟道,P沟道、增强型、
耗尽型）。
【 解 】 该管为 N沟道增强型 MOS管
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
【 例 1.4.2】 试分析 uI为 0,8V和 10V三种情况下 uo之值。
【 解 】 当 uGS=uI=0时，管子处于夹断状态,iD=0
Uo=uDS=VDD-iDRd=VDD=15V
当 uGS=uI=8V时，管子工作与恒流区状态,iD=1mA
Uo=uDS=VDD-iDRd=(15-1× 5） V=10V
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
当 uGS=uI=10V时，若管子工作于恒流区，则 iD≈2.2mA
则 uo=(15-2.2× 5） V＝ 4V。但 uGS=10V时的预夹断电压为
uDS=uGS-UGS(th)=(10-4)V=6V
显然，管子不工作于恒流区，而是工作于可变电阻区
k Ω3)101 3( 3
D
DS
ds ????? ?i
uR
V6.5V)1535 3(DD
dds
ds
o ??????? VRR
Ru
, 低频电子线路, 多媒体课件 电子信息研究室
1.4.4 场效应管与晶体管的比较
场效应管 晶体管
电极 g,s,d b,e,c
控制类型 电压控制元件 电流控制元件
控制能力 较弱（ gm较小） (g
m≈1~5mS)
较强（ β较大）
(β ≈20~100)
参与导电
的载流子 多子和少子 多子
噪声系数 小 大
小结
作业 P69 1.23* 1.24
