1
第三章
场效应管
模拟电子技术基础
2
场效应管是利用电场效应来控制电流大小，
与双极型晶体管不同，它是多子导电，输
入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。
结型场效应管 JFET
绝缘栅型场效应管 MOS
场效应管有两种,
引言：
3
§ 3.1 金属 -氧化物 -半导体场效应管
一,N沟道增强型
P
N N
GS D
P型基底
两个 N区
SiO2绝缘层
导电沟道
金属铝
G
S
D
N沟道增强型
1、结构和电路符号
4
N
P P
GS D
G
S
D
P 沟道增强型
5
2,MOS管的工作原理
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS=0时
D-S 间总有一
个反接的 PN
结
ID=0
对应截止区
6
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS>0时
UGS足够大时
（ UGS>VGS(Th)）
感应出足够多电
子，这里出现以
电子导电为主的
N型导电沟道。
感应出电子
VT称为阈值电压
7
UGS较小时，导
电沟道相当于电
阻将 D-S连接起
来,UGS越大此
电阻越小。
P
N N
GS D
UDSUGS
8
P
N N
GS D
UDSUGS
当 UDS不太大
时，导电沟
道在两个 N区
间是均匀的。
当 UDS较大时，
靠近 D区的导
电沟道变窄。
9
P
N N
GS D
UDSUGS
夹断后，即
使 UDS 继续
增加,ID仍
呈恒流特性 。
ID
UDS增加,UGD=VGS(Th)
时，靠近 D端的沟道被
夹断，称为予夹断。
10
B VGS=const
VDS
iD
VGS-VGS(TH)
预夹断后，
夹断点向源极方
向移动，沟道的
长度略有减小，
相应的沟道电阻
略有减小，结果
漏极电路稍有增
大。
11
3、增强型 N沟道 MOS管的特性曲线
ID
U DS0
UGS>0
输出特性曲线
非饱
和区 饱和区
截止区
12
0
ID
UGS
VT
转移特性曲线
13
4、关于输出特性曲线的进一步讨论
非饱和区
)(
)(
])([
)(
)(
)(
thGSGSOXn
on
DSthGSGS
oxn
D
DSDSthGSGS
oxn
D
VVWCu
L
R
VVV
L
WCu
I
VVVV
L
WCu
I
?
?
??
???
1
2
2
2
当 VDS很小时
14
)1()(
2
)1()(
2
2
)(
2
)(
DSthGSGS
oxn
A
DS
thGSGS
oxn
D
VVV
L
WCu
V
V
VV
L
WCu
I
????
???
饱和区
ID(VGS）
IDG
S
D
15
截止区和亚阈区
当工作在截止区时，即 Vgs<VGS(th)时，沟道
未形成，因而 ID=0。实际上,Vgs<VGS(th)时,ID
不会突变到零。不过其值很小 (uA量级 )，一般
可忽略不计。但是在某些应用场合，为了延长
电池寿命，工作电流取得很小，管子进入 VGS(th)
附近很小的区域内 (± 100mV)。通常将这个工
作区称为亚阈区或弱反型层区，在这个工作区
内,ID与 VGS之间服从指数规律变化，类似于晶
体三极管。
16
在集成电路中, 许多 MOS管都制作在同一衬底上, 为了保证衬底与源,
漏区之间的 PN结反偏, 衬底必须接在电路的最低电位上 。
衬底效应
若某些 MOS管的源极不能处在电路的最低电位上，则其源极与衬底极不能
相连，其间就会作用着负值的电压 VUS,在负值衬底电压 VUS作用下,P型硅
衬底中的空间电荷区将向衬底底部扩展，空间电荷区中的负离子数增多。
可见,VUS和 VGS一样，也具有对 ID的控制作用，故又称衬底电极为
背栅极，不过它的控制作用远比 VGS小。
实际上,VUS对 ID的影响集中反映在对 VGS(th)的影响上。 VUS向负
值方向增大,VGS(th)也就相应增大。因而，在 VGS一定时,ID就减小。
但是由于 VGS不变，即栅极上的正电荷量不变，因而反型层中的自由电子
数就必然减小，从而引起沟道电阻增大,ID减小。
17
N 沟道耗尽型
P
N N
GS D
予埋了导
电沟道
G
S
D
二,N沟道 耗尽型 MOS管
1、耗尽型 MOS管
18
P 沟道耗尽型
N
P P
GS D
G
S
D
予埋了导
电沟道
19
2,特性曲线：
耗尽型的 MOS管 UGS=0时就有导电沟道，加反向
电压才能夹断。 转移特性曲线
0
ID
UGS
VT
20
输出特性曲线
ID
U DS0
UGS=0
UGS<0
UGS>0
21
三、小信号模型
DSdsGSmd
DS
DS
D
GS
GS
D
DQDSGSD
G
vgvgi
v
v
i
v
v
i
Ivvfi
i
??
?
?
?
?
?
???
?
),(
0
)1(2
)1)(( )(
D S QDQ
D S QthGSG S QGS
GS
D
m
VI
l
u C o xW
VVV
l
u C o xWv
v
i
g
?
?
??
???
?
?
?
D SQ
DQ
thGSG SQ
ox
Q
DS
D
ds
V
I
VV
l
WuC
v
i
g
?
?
?
?
?
??
?
?
?
1
)( )(
22
场效应管举例,
例 1：
已知
,.
.,,,
/.,/
10
010110100
1013500
1
282
?
????
????
?
?
?
? VmAIumlumW
cmFcsVcmu
DQ
oxn
求：小信号模型的参数
解：
VuAgg
II
V
r
VuA
VI
l
Wcu
g
mmu
DQDQ
D S Q
ds
D S QDQ
OXn
m
/..
.
/.
.
)(
7555 5 710
10
10010
111
5 5 710857210
102
1 0 010135 0 0
2
12
5
3
83
8
????
??
?
??
?
?
????
?
???
?
??
?
??
?
?
??
?
?
23
场效应管举例,
例 2,如图所示的电路，求漏极电流，已知
解：
VRR VRV
gg
DDg
G 113047
1847
21
2 ?
?
??
??
?
mA
mA
D
DD
D
thGSGS
OXn
D
DSGGS
SDS
I
II
I
VV
l
WCu
I
IVVV
RIV
305
691
2
2
2
097
5211250
2
211
.
.
)(
)(.
)(
?
???
???
??
????
?
2250
2 VmAl
WCu OXn /.? VV thGS 5?)(
舍去
)(
)(
)(
..
..
..
thGSGSDS
thGSGS
DS
thGSGS
VVV
VVV
VV
VV
??
????
????
?????
6225627
867669118
627269111
假定
24
一、结构
§ 3.2 结型场效应管,
N
基底, N型半导体
P P
两边是 P区G(栅极 )
S源极
D漏极
导电沟道
25
S源极
N
P P
G(栅极 )
D漏极 N沟道结型场效应管
D
G
S
D
G
S
26
S源极
P
N N
G(栅极 )
D漏极 P沟道结型场效应管
D
G
S
D
G
S
27
二、工作原理（以 N沟道为例） U
DS=0V时
N
G
S
D
UDS
=0
UGS
N NP P
IDPN结反偏，
|UGS|越大则耗尽
区越宽，导电沟
道越窄。
1,VDS=0,G,S加负电压：
28
N
G
S
D
UDS
=0
UGS
P P
UDS=0时
UGS达到一定值时
（ 夹断电压 VP）,耗
尽区碰到一起,DS
间被夹断,这时，即
使 UDS ? 0V,漏极电
流 ID=0A。
ID
29
N
G
S
D
UDS
UGS=0
UGS=0且 UDS>0时
耗尽区的形状
P P
越靠近漏端,PN
结反压越大
ID
2,VGS=0,D,S加正电压：
30
N
G
S
D
UDS
N N
ID
P P
UGS越大耗尽区越
宽，沟道越窄，电
阻越大。但当 UGS较小时，耗尽
区宽度有限，存在导
电沟道。 DS间相当于
线性电阻。
3,G,S加负电压,D,S加正电压：
UGS
31
N
G
S
D
UDS
UGS<Vp且 UDS较大时 UGD<VP
时耗尽区的形状
P P
沟道中仍是电阻
特性，但是是非
线性电阻。 ID
UGS
32
N
G
S
D
UDS
UGS<Vp UGD=VP时
P P
漏端的沟道被夹断，
称为 予夹断。
UDS增大则被夹断
区向下延伸。
ID
UGS
33
N
G
S
D
UDS
UGS<Vp UGD=VP时
P P
此时，电流 ID由未
被夹断区域中的载
流子形成，基本不
随 UDS的增加而增
加，呈恒流特性。
ID
UGS
34
UGS
0
ID
IDSS
VP
三、特性曲线 转移特性曲线
一定 UDS下的 ID-UGS曲线
2)1(
P
GSD S SD
V
VIi ??
35
输出特性曲线
UDS0
ID
IDSS
VP
饱和
漏极
电流
夹断电压
某一 VGS下
36
予夹断曲线
UGS=0V
-2V
-1V
-3V
-4V
-5V
可变电阻区 夹断区
恒流区
输出特性曲线
ID
U DS0
37
非饱和区：
])()([
)()()(
212
o f fGS
DS
o f fGS
DS
o f fGS
GS
D S SD V
V
V
V
V
VII ????
是 VGS=0时,VGD= VGS(off)的漏极电流
DSSI
)(
)(
o f fGSGSD S S
o f fGS
on VVI
V
R
?
? 1
2
2
当 VDS很小时，相当于一个线性电阻
38
饱和区：
?
?
?
?
?
?
?
?
???
??
A
DS
of fGS
GS
D S SD
of fGS
GS
D S SD
V
V
V
V
II
V
V
II
11
1
2
2
)(
)(
)(
)(
截止区和击穿区的特性与 mos管的特性相同
等效电路与 mos的电路相同
A
DQ
ds
D S S
DQ
o f fGS
D S S
o f fGS
G S Q
o f fGS
D S S
m
V
I
g
I
I
V
I
V
V
V
I
g
?
???
)()()(
)(
2
1
2
39
P沟道结型场效应管的特性曲线
转移特性曲线
UGS0
ID
IDSS
VP
40
输出特性曲线
P沟道结型场效应管的特性曲线
予夹断曲线
ID
U DS
2V
UGS=0V
1V
3V
4V
5V
可变电阻区
夹断区
恒流区
0
41
四、主要参数：
1、夹断电压 VP：
2、饱和漏极电流 IDSS:
3、直流输入电阻 RGS（ DC）,栅压除栅流
4、低频跨导 gm:
5、输出电阻 rd:
6、最大漏极电流 IDM:
7、最大耗散功率 PDM:
8、击穿电压,V（ BR） DS,V（ BR） GS
常数??
??
DSvGS
Dm
v
ig |
常数??
??
GSvD
DSd
i
vr |
42
结型场效应管的缺点：
1,栅源极间的电阻虽然可达 107以上，但在
某些场合仍嫌不够高。
3,栅源极间的 PN结加正向电压时，将出现
较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
2,在高温下,PN结的反向电流增大，栅源
极间的电阻会显著下降。
43
三、各种 FET的特性比较及使用注意事项：
使用时：
1）一般 D,S可以互换
2）谨防击穿
与三极管比较：
1）场效应管的 D,G,D相当于 C,B,E
2）场效应管是电压控制器件，栅流基本为 0。
3）场效应管利用多子导电，故受外界影响小。
4）场效应管的 D,S可互换
44
一、放大电路：
1,电路的组成,
N沟道增强型 MOS管处于恒流状态的条件是,vDS>vGS-vGS(th)。因此直流电
源的设置要满足这个要求。
同时由于场效应管是由 G— S间的电压来控制 iD的，因此输入信号要能控制
vGS达到放大的目的。根据上述想法就组成了共源放大电路如图所示。可
以看到它与晶体管共射放大电路完全是对应,VGG的作用是确定静态工作
点。
第三节、场效应管的应用原理：
45
2、静态工作点的计算
2
)(
2
)(
)1(
)1(
??
??
thGS
GG
DSS
thGS
GS
DSSD
V
V
I
V
v
Ii
计算电路的静态工作点要先作出原电路的直流通路，如图所示。由于
栅源之间是绝缘 的，故 iG=0，所以 VGSQ=VGG
利用特性方程可求 iD:
也可以用图解法在漏极特性中作负载线
vDS=VDD-iDRD
与 vGS=VGG的曲线相交于 Q点。从而定出 IDQ和 VDSQ。
46
Dm
gs
Dgsm
i
o
V Rgv
Rvg
v
vA ?????
输入电阻 Ri很大，近似为栅源间的电阻（ >1010Ω），输出电阻 Ro≈RD
共源放大电路与共射电路形式相似，只是电路的输入电阻要比共射电路的大得
多，故在高输入电阻得场合常用场效应管放大电路。
画电路的交流等效电路如右图，这里采用的是 MOS管的简化模型，可得：
3、交流性能的计算
47
二、有源电阻
2
2
2
2
1
2
1
2
)(
)()(
)()(
)(
)(
)(
thGSGS
oxn
DSthGSGS
oxn
A
DS
thGSGS
oxn
D
VV
L
WCu
VVV
L
WCu
V
V
VV
L
WCu
I
??
???
???
?
漏源短接时，视为有源电阻
48
QI
QV
Q
Di
)( DSGS vv
i i
直流电阻：
交流电阻,
Q
Q
I
VR ?
49
DD
thGS
OXn
thGS
OXn
VVV
VV
l
WCuVV
l
WCu
??
??
?
?
??
???
??
?
??
?
21
2
2
2
2
1
1 22
)()( )()(
联立求解,
1
1
1
2
1
2
2
?
?
?
?
?
?
?
??
?
)/(
)/(
)/(
)/(
)(
lW
lW
V
lW
lW
V
V
thGSDD
调节两管的宽长比，可以得到所
要得电压
i
i
1
2
1T
2T
1V
2V
50
三、开关
输入电压的变化范围内的开关电平的要求
)(
)(
])([
)(
)(
)(
thGSGSOXn
on
DSthGSGS
oxn
D
DSDSthGSGS
oxn
D
VVWCu
L
R
VVV
L
WCu
I
VVVV
L
WCu
I
?
?
??
???
1
2
2
2
VGH-VGS(off)
Ron
vi
Vi越大,VGS的值越小，导通电阻越大
iv
Gv
LRVV
U 5?? Ov
51
互补的 cmos开关
分别用一个
互补的管型并联
的方式组成一个
互补的开关 iv
Gv
LR
VVU 5??
Ov
Gv
P
N
52
互补的 cmos开关
将一个 N沟道和一个 P沟道的并联使用可
以在输入信号的一定的范围内作为开关
来使用
VGH-VGS(off)
Ron
vi
第三章
场效应管
模拟电子技术基础
2
场效应管是利用电场效应来控制电流大小，
与双极型晶体管不同，它是多子导电，输
入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。
结型场效应管 JFET
绝缘栅型场效应管 MOS
场效应管有两种,
引言：
3
§ 3.1 金属 -氧化物 -半导体场效应管
一,N沟道增强型
P
N N
GS D
P型基底
两个 N区
SiO2绝缘层
导电沟道
金属铝
G
S
D
N沟道增强型
1、结构和电路符号
4
N
P P
GS D
G
S
D
P 沟道增强型
5
2,MOS管的工作原理
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS=0时
D-S 间总有一
个反接的 PN
结
ID=0
对应截止区
6
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS>0时
UGS足够大时
（ UGS>VGS(Th)）
感应出足够多电
子，这里出现以
电子导电为主的
N型导电沟道。
感应出电子
VT称为阈值电压
7
UGS较小时，导
电沟道相当于电
阻将 D-S连接起
来,UGS越大此
电阻越小。
P
N N
GS D
UDSUGS
8
P
N N
GS D
UDSUGS
当 UDS不太大
时，导电沟
道在两个 N区
间是均匀的。
当 UDS较大时，
靠近 D区的导
电沟道变窄。
9
P
N N
GS D
UDSUGS
夹断后，即
使 UDS 继续
增加,ID仍
呈恒流特性 。
ID
UDS增加,UGD=VGS(Th)
时，靠近 D端的沟道被
夹断，称为予夹断。
10
B VGS=const
VDS
iD
VGS-VGS(TH)
预夹断后，
夹断点向源极方
向移动，沟道的
长度略有减小，
相应的沟道电阻
略有减小，结果
漏极电路稍有增
大。
11
3、增强型 N沟道 MOS管的特性曲线
ID
U DS0
UGS>0
输出特性曲线
非饱
和区 饱和区
截止区
12
0
ID
UGS
VT
转移特性曲线
13
4、关于输出特性曲线的进一步讨论
非饱和区
)(
)(
])([
)(
)(
)(
thGSGSOXn
on
DSthGSGS
oxn
D
DSDSthGSGS
oxn
D
VVWCu
L
R
VVV
L
WCu
I
VVVV
L
WCu
I
?
?
??
???
1
2
2
2
当 VDS很小时
14
)1()(
2
)1()(
2
2
)(
2
)(
DSthGSGS
oxn
A
DS
thGSGS
oxn
D
VVV
L
WCu
V
V
VV
L
WCu
I
????
???
饱和区
ID(VGS）
IDG
S
D
15
截止区和亚阈区
当工作在截止区时，即 Vgs<VGS(th)时，沟道
未形成，因而 ID=0。实际上,Vgs<VGS(th)时,ID
不会突变到零。不过其值很小 (uA量级 )，一般
可忽略不计。但是在某些应用场合，为了延长
电池寿命，工作电流取得很小，管子进入 VGS(th)
附近很小的区域内 (± 100mV)。通常将这个工
作区称为亚阈区或弱反型层区，在这个工作区
内,ID与 VGS之间服从指数规律变化，类似于晶
体三极管。
16
在集成电路中, 许多 MOS管都制作在同一衬底上, 为了保证衬底与源,
漏区之间的 PN结反偏, 衬底必须接在电路的最低电位上 。
衬底效应
若某些 MOS管的源极不能处在电路的最低电位上，则其源极与衬底极不能
相连，其间就会作用着负值的电压 VUS,在负值衬底电压 VUS作用下,P型硅
衬底中的空间电荷区将向衬底底部扩展，空间电荷区中的负离子数增多。
可见,VUS和 VGS一样，也具有对 ID的控制作用，故又称衬底电极为
背栅极，不过它的控制作用远比 VGS小。
实际上,VUS对 ID的影响集中反映在对 VGS(th)的影响上。 VUS向负
值方向增大,VGS(th)也就相应增大。因而，在 VGS一定时,ID就减小。
但是由于 VGS不变，即栅极上的正电荷量不变，因而反型层中的自由电子
数就必然减小，从而引起沟道电阻增大,ID减小。
17
N 沟道耗尽型
P
N N
GS D
予埋了导
电沟道
G
S
D
二,N沟道 耗尽型 MOS管
1、耗尽型 MOS管
18
P 沟道耗尽型
N
P P
GS D
G
S
D
予埋了导
电沟道
19
2,特性曲线：
耗尽型的 MOS管 UGS=0时就有导电沟道，加反向
电压才能夹断。 转移特性曲线
0
ID
UGS
VT
20
输出特性曲线
ID
U DS0
UGS=0
UGS<0
UGS>0
21
三、小信号模型
DSdsGSmd
DS
DS
D
GS
GS
D
DQDSGSD
G
vgvgi
v
v
i
v
v
i
Ivvfi
i
??
?
?
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?
?
???
?
),(
0
)1(2
)1)(( )(
D S QDQ
D S QthGSG S QGS
GS
D
m
VI
l
u C o xW
VVV
l
u C o xWv
v
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g
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???
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D SQ
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thGSG SQ
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Q
DS
D
ds
V
I
VV
l
WuC
v
i
g
?
?
?
?
?
??
?
?
?
1
)( )(
22
场效应管举例,
例 1：
已知
,.
.,,,
/.,/
10
010110100
1013500
1
282
?
????
????
?
?
?
? VmAIumlumW
cmFcsVcmu
DQ
oxn
求：小信号模型的参数
解：
VuAgg
II
V
r
VuA
VI
l
Wcu
g
mmu
DQDQ
D S Q
ds
D S QDQ
OXn
m
/..
.
/.
.
)(
7555 5 710
10
10010
111
5 5 710857210
102
1 0 010135 0 0
2
12
5
3
83
8
????
??
?
??
?
?
????
?
???
?
??
?
??
?
?
??
?
?
23
场效应管举例,
例 2,如图所示的电路，求漏极电流，已知
解：
VRR VRV
gg
DDg
G 113047
1847
21
2 ?
?
??
??
?
mA
mA
D
DD
D
thGSGS
OXn
D
DSGGS
SDS
I
II
I
VV
l
WCu
I
IVVV
RIV
305
691
2
2
2
097
5211250
2
211
.
.
)(
)(.
)(
?
???
???
??
????
?
2250
2 VmAl
WCu OXn /.? VV thGS 5?)(
舍去
)(
)(
)(
..
..
..
thGSGSDS
thGSGS
DS
thGSGS
VVV
VVV
VV
VV
??
????
????
?????
6225627
867669118
627269111
假定
24
一、结构
§ 3.2 结型场效应管,
N
基底, N型半导体
P P
两边是 P区G(栅极 )
S源极
D漏极
导电沟道
25
S源极
N
P P
G(栅极 )
D漏极 N沟道结型场效应管
D
G
S
D
G
S
26
S源极
P
N N
G(栅极 )
D漏极 P沟道结型场效应管
D
G
S
D
G
S
27
二、工作原理（以 N沟道为例） U
DS=0V时
N
G
S
D
UDS
=0
UGS
N NP P
IDPN结反偏，
|UGS|越大则耗尽
区越宽，导电沟
道越窄。
1,VDS=0,G,S加负电压：
28
N
G
S
D
UDS
=0
UGS
P P
UDS=0时
UGS达到一定值时
（ 夹断电压 VP）,耗
尽区碰到一起,DS
间被夹断,这时，即
使 UDS ? 0V,漏极电
流 ID=0A。
ID
29
N
G
S
D
UDS
UGS=0
UGS=0且 UDS>0时
耗尽区的形状
P P
越靠近漏端,PN
结反压越大
ID
2,VGS=0,D,S加正电压：
30
N
G
S
D
UDS
N N
ID
P P
UGS越大耗尽区越
宽，沟道越窄，电
阻越大。但当 UGS较小时，耗尽
区宽度有限，存在导
电沟道。 DS间相当于
线性电阻。
3,G,S加负电压,D,S加正电压：
UGS
31
N
G
S
D
UDS
UGS<Vp且 UDS较大时 UGD<VP
时耗尽区的形状
P P
沟道中仍是电阻
特性，但是是非
线性电阻。 ID
UGS
32
N
G
S
D
UDS
UGS<Vp UGD=VP时
P P
漏端的沟道被夹断，
称为 予夹断。
UDS增大则被夹断
区向下延伸。
ID
UGS
33
N
G
S
D
UDS
UGS<Vp UGD=VP时
P P
此时，电流 ID由未
被夹断区域中的载
流子形成，基本不
随 UDS的增加而增
加，呈恒流特性。
ID
UGS
34
UGS
0
ID
IDSS
VP
三、特性曲线 转移特性曲线
一定 UDS下的 ID-UGS曲线
2)1(
P
GSD S SD
V
VIi ??
35
输出特性曲线
UDS0
ID
IDSS
VP
饱和
漏极
电流
夹断电压
某一 VGS下
36
予夹断曲线
UGS=0V
-2V
-1V
-3V
-4V
-5V
可变电阻区 夹断区
恒流区
输出特性曲线
ID
U DS0
37
非饱和区：
])()([
)()()(
212
o f fGS
DS
o f fGS
DS
o f fGS
GS
D S SD V
V
V
V
V
VII ????
是 VGS=0时,VGD= VGS(off)的漏极电流
DSSI
)(
)(
o f fGSGSD S S
o f fGS
on VVI
V
R
?
? 1
2
2
当 VDS很小时，相当于一个线性电阻
38
饱和区：
?
?
?
?
?
?
?
?
???
??
A
DS
of fGS
GS
D S SD
of fGS
GS
D S SD
V
V
V
V
II
V
V
II
11
1
2
2
)(
)(
)(
)(
截止区和击穿区的特性与 mos管的特性相同
等效电路与 mos的电路相同
A
DQ
ds
D S S
DQ
o f fGS
D S S
o f fGS
G S Q
o f fGS
D S S
m
V
I
g
I
I
V
I
V
V
V
I
g
?
???
)()()(
)(
2
1
2
39
P沟道结型场效应管的特性曲线
转移特性曲线
UGS0
ID
IDSS
VP
40
输出特性曲线
P沟道结型场效应管的特性曲线
予夹断曲线
ID
U DS
2V
UGS=0V
1V
3V
4V
5V
可变电阻区
夹断区
恒流区
0
41
四、主要参数：
1、夹断电压 VP：
2、饱和漏极电流 IDSS:
3、直流输入电阻 RGS（ DC）,栅压除栅流
4、低频跨导 gm:
5、输出电阻 rd:
6、最大漏极电流 IDM:
7、最大耗散功率 PDM:
8、击穿电压,V（ BR） DS,V（ BR） GS
常数??
??
DSvGS
Dm
v
ig |
常数??
??
GSvD
DSd
i
vr |
42
结型场效应管的缺点：
1,栅源极间的电阻虽然可达 107以上，但在
某些场合仍嫌不够高。
3,栅源极间的 PN结加正向电压时，将出现
较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
2,在高温下,PN结的反向电流增大，栅源
极间的电阻会显著下降。
43
三、各种 FET的特性比较及使用注意事项：
使用时：
1）一般 D,S可以互换
2）谨防击穿
与三极管比较：
1）场效应管的 D,G,D相当于 C,B,E
2）场效应管是电压控制器件，栅流基本为 0。
3）场效应管利用多子导电，故受外界影响小。
4）场效应管的 D,S可互换
44
一、放大电路：
1,电路的组成,
N沟道增强型 MOS管处于恒流状态的条件是,vDS>vGS-vGS(th)。因此直流电
源的设置要满足这个要求。
同时由于场效应管是由 G— S间的电压来控制 iD的，因此输入信号要能控制
vGS达到放大的目的。根据上述想法就组成了共源放大电路如图所示。可
以看到它与晶体管共射放大电路完全是对应,VGG的作用是确定静态工作
点。
第三节、场效应管的应用原理：
45
2、静态工作点的计算
2
)(
2
)(
)1(
)1(
??
??
thGS
GG
DSS
thGS
GS
DSSD
V
V
I
V
v
Ii
计算电路的静态工作点要先作出原电路的直流通路，如图所示。由于
栅源之间是绝缘 的，故 iG=0，所以 VGSQ=VGG
利用特性方程可求 iD:
也可以用图解法在漏极特性中作负载线
vDS=VDD-iDRD
与 vGS=VGG的曲线相交于 Q点。从而定出 IDQ和 VDSQ。
46
Dm
gs
Dgsm
i
o
V Rgv
Rvg
v
vA ?????
输入电阻 Ri很大，近似为栅源间的电阻（ >1010Ω），输出电阻 Ro≈RD
共源放大电路与共射电路形式相似，只是电路的输入电阻要比共射电路的大得
多，故在高输入电阻得场合常用场效应管放大电路。
画电路的交流等效电路如右图，这里采用的是 MOS管的简化模型，可得：
3、交流性能的计算
47
二、有源电阻
2
2
2
2
1
2
1
2
)(
)()(
)()(
)(
)(
)(
thGSGS
oxn
DSthGSGS
oxn
A
DS
thGSGS
oxn
D
VV
L
WCu
VVV
L
WCu
V
V
VV
L
WCu
I
??
???
???
?
漏源短接时，视为有源电阻
48
QI
QV
Q
Di
)( DSGS vv
i i
直流电阻：
交流电阻,
Q
Q
I
VR ?
49
DD
thGS
OXn
thGS
OXn
VVV
VV
l
WCuVV
l
WCu
??
??
?
?
??
???
??
?
??
?
21
2
2
2
2
1
1 22
)()( )()(
联立求解,
1
1
1
2
1
2
2
?
?
?
?
?
?
?
??
?
)/(
)/(
)/(
)/(
)(
lW
lW
V
lW
lW
V
V
thGSDD
调节两管的宽长比，可以得到所
要得电压
i
i
1
2
1T
2T
1V
2V
50
三、开关
输入电压的变化范围内的开关电平的要求
)(
)(
])([
)(
)(
)(
thGSGSOXn
on
DSthGSGS
oxn
D
DSDSthGSGS
oxn
D
VVWCu
L
R
VVV
L
WCu
I
VVVV
L
WCu
I
?
?
??
???
1
2
2
2
VGH-VGS(off)
Ron
vi
Vi越大,VGS的值越小，导通电阻越大
iv
Gv
LRVV
U 5?? Ov
51
互补的 cmos开关
分别用一个
互补的管型并联
的方式组成一个
互补的开关 iv
Gv
LR
VVU 5??
Ov
Gv
P
N
52
互补的 cmos开关
将一个 N沟道和一个 P沟道的并联使用可
以在输入信号的一定的范围内作为开关
来使用
VGH-VGS(off)
Ron
vi
