低频电子线路
（第 2版）
电子工业出版社电机与电气控制第 3章 场效应晶体管及其应用主要内容：
场效应晶体管
场效应管放大电路低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管场效应管的特点：体积小、耗电省、寿命长、输入电阻高（ 10M?以上）、噪声低、热稳定性好及抗辐射能力强等等
3.1.1 结型场效应管的结构、原理和分类
（ 1）结构。在一块 N型半导体两侧做出两个高掺杂的 P区，从而形成了两个 PN结，两侧 P区接在一起而引出的电极称为栅极（ G），在 N型半导体两端分别引出的两个电极称为源极（ S）和漏极（ D）。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
（ 2）工作原理。如图 3.2所示的是 N沟道结型场效应管工作原理示意图。
（ 3）输出特性曲线。输出特性是指在 UGS一定时,ID与 UDS之间的关系。
图 3.2 N沟道 JFET工作原理示意图低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
（ 4）转移特性曲线。所谓转移特性，是指在一定的 UDS下,UGS
对 ID的控制特性。
实验证明，在场效应管工作于恒流区时，漏极电流
ID与栅极电压 UGS的关系近似为低频电子线路（第 2版）
2
P
GS
D S SD 1
U
UII
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
3.1.2 绝缘栅场效应管的结构、原理和分类绝缘栅场效应管也有 N沟道和 P沟道两类，其中每类又有增强型和耗尽型之分。
（ 1）增强型 NMOS管。
a,结构
b,工作原理低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
3.1.2 绝缘栅场效应管的结构、原理和分类
（ 2） N沟道耗尽型绝缘栅场效应管。
这种管子有原始导电沟道，故称为耗尽型 MOS管。 MOS
管一旦制成，原始沟道的宽度也就固定了。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
3.1.3 场效应管的主要参数
（ 1）夹断电压 UP。
（ 2）开启电压 UT。
（ 3）饱和漏电流 IDSS。
（ 4）低频跨导 gm。
（ 5）直流输入电阻 RGS。
（ 6）栅源击穿电压 U(BR)GS。
（ 7）漏极最大允许耗散功率 PDM。
（ 8）漏源击穿电压 U(BR)DS（针对 MOS管）。
（ 9）漏源直流导通电阻 RDS(ON)。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3.2.1 基本共源极放大电路为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路与双极型三极管放大电路一样，要建立合适的静态工作点。场效应管是电压控制器件，没有偏置电流，关键是要有合适的栅源偏压 UGS。在实际应用中，常用的偏置电路有两种形式，其中最基本的是自给偏压电路。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3-1 在图 3.7中，已知耗尽型场效应管的漏极饱和电流
IDSS = 4mA，夹断电压 UP =?4V，电容足够大，求静态参数 ID,UGS和 UDS。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3-1 在图 3.7中，已知耗尽型场效应管的漏极饱和电流
IDSS = 4mA，夹断电压 UP =?4V，电容足够大，求静态参数 ID,UGS和 UDS。
解：根据书中式（ 3.4）和式（ 3.5）可得
UGS =?2ID
解方程组可得两组解，即 ID = 4mA,UGS =?8V和
ID = 1mA,UGS =?2V。第一组解中,UGS =?8V＜ UP，
此解不成立。所以其结果应为 ID = 1mA,UGS =?2V。
又根据式（ 3.6）可得
UDS = UDD?ID（ Rd+RS） = 28?1× (5+2) = 21(V)
低频电子线路（第 2版）
2
GS
D 414
UI
电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3.2.2 分压式自偏压共源极放大电路
1．静态分析栅极电位为电源 UDD在 Rg1和 Rg2上的分压，即场效应管的栅源电压为对于图 3.8分压式自偏压电路，静态工作点可用下面两式联立求解。
低频电子线路（第 2版）
DD
2g1g
2g
G URR
RU?
g2
G S G S D D D S
g 1 g 2
RU U U U I R
RR
2
P
GS
D S SD 1
U
UII g2
G S D D D S
g 1 g 2
RU U I R
RR
电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3.2.2 分压式自偏压共源极放大电路例 3-2 在图 3.8中，已知,UP =?2V,IDSS = 1mA，试确定静态参数 ID,UGS和 UDS。
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电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3.2.2 分压式自偏压共源极放大电路例 3-2 在图 3.8中，已知,UP =?2V,IDSS = 1mA，试确定静态参数 ID,UGS和 UDS。
解：根据式（ 3.8）和式（ 3.9）有将上式中 ID的表达式代入 UGS表达式，得由此可得两组解，即 UGS = 0V,ID = 1mA及 UGS =?4.5V、
ID = 0.56mA。第二组解 UGS =?4.5V＜ UP，此解不成立，所以其结果为 UGS = 0V,ID = 1mA。
根据式（ 3.6）可求得
UDS = UDD?ID (Rd+Rs) = 24?1?(10+8) = 6V
低频电子线路（第 2版）
2
GS
D 211
UI
DGS 8241 0 02 0 0
1 0 0 IU
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GS
GS 2188
UU
电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
2．动态分析 —— 微变等效电路分析法
（ 1）场效应管的微变等效电路。
（ 2）分压式自偏压放大电路的微变等效电路。
（ 3）求动态指标。
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电机与电气控制
3.2 场效应管放大电路
3.2.3 共漏极放大电路
1．电压放大倍数 Au
2．输入电阻 Ri
3．输出电阻 Ro
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场效应晶体管
场效应管放大电路低频电子线路（第 2版）
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3.1 场效应晶体管场效应管的特点：体积小、耗电省、寿命长、输入电阻高（ 10M?以上）、噪声低、热稳定性好及抗辐射能力强等等
3.1.1 结型场效应管的结构、原理和分类
（ 1）结构。在一块 N型半导体两侧做出两个高掺杂的 P区，从而形成了两个 PN结，两侧 P区接在一起而引出的电极称为栅极（ G），在 N型半导体两端分别引出的两个电极称为源极（ S）和漏极（ D）。
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3.1 场效应晶体管
（ 2）工作原理。如图 3.2所示的是 N沟道结型场效应管工作原理示意图。
（ 3）输出特性曲线。输出特性是指在 UGS一定时,ID与 UDS之间的关系。
图 3.2 N沟道 JFET工作原理示意图低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
（ 4）转移特性曲线。所谓转移特性，是指在一定的 UDS下,UGS
对 ID的控制特性。
实验证明，在场效应管工作于恒流区时，漏极电流
ID与栅极电压 UGS的关系近似为低频电子线路（第 2版）
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GS
D S SD 1
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UII
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
3.1.2 绝缘栅场效应管的结构、原理和分类绝缘栅场效应管也有 N沟道和 P沟道两类，其中每类又有增强型和耗尽型之分。
（ 1）增强型 NMOS管。
a,结构
b,工作原理低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
3.1.2 绝缘栅场效应管的结构、原理和分类
（ 2） N沟道耗尽型绝缘栅场效应管。
这种管子有原始导电沟道，故称为耗尽型 MOS管。 MOS
管一旦制成，原始沟道的宽度也就固定了。
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电机与电气控制
3.1 场效应晶体管
3.1.3 场效应管的主要参数
（ 1）夹断电压 UP。
（ 2）开启电压 UT。
（ 3）饱和漏电流 IDSS。
（ 4）低频跨导 gm。
（ 5）直流输入电阻 RGS。
（ 6）栅源击穿电压 U(BR)GS。
（ 7）漏极最大允许耗散功率 PDM。
（ 8）漏源击穿电压 U(BR)DS（针对 MOS管）。
（ 9）漏源直流导通电阻 RDS(ON)。
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3.2 场效应管放大电路
3.2.1 基本共源极放大电路为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路与双极型三极管放大电路一样，要建立合适的静态工作点。场效应管是电压控制器件，没有偏置电流，关键是要有合适的栅源偏压 UGS。在实际应用中，常用的偏置电路有两种形式，其中最基本的是自给偏压电路。
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3.2 场效应管放大电路
3-1 在图 3.7中，已知耗尽型场效应管的漏极饱和电流
IDSS = 4mA，夹断电压 UP =?4V，电容足够大，求静态参数 ID,UGS和 UDS。
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3.2 场效应管放大电路
3-1 在图 3.7中，已知耗尽型场效应管的漏极饱和电流
IDSS = 4mA，夹断电压 UP =?4V，电容足够大，求静态参数 ID,UGS和 UDS。
解：根据书中式（ 3.4）和式（ 3.5）可得
UGS =?2ID
解方程组可得两组解，即 ID = 4mA,UGS =?8V和
ID = 1mA,UGS =?2V。第一组解中,UGS =?8V＜ UP，
此解不成立。所以其结果应为 ID = 1mA,UGS =?2V。
又根据式（ 3.6）可得
UDS = UDD?ID（ Rd+RS） = 28?1× (5+2) = 21(V)
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3.2.2 分压式自偏压共源极放大电路
1．静态分析栅极电位为电源 UDD在 Rg1和 Rg2上的分压，即场效应管的栅源电压为对于图 3.8分压式自偏压电路，静态工作点可用下面两式联立求解。
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DD
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3.2 场效应管放大电路
3.2.2 分压式自偏压共源极放大电路例 3-2 在图 3.8中，已知,UP =?2V,IDSS = 1mA，试确定静态参数 ID,UGS和 UDS。
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3.2 场效应管放大电路
3.2.2 分压式自偏压共源极放大电路例 3-2 在图 3.8中，已知,UP =?2V,IDSS = 1mA，试确定静态参数 ID,UGS和 UDS。
解：根据式（ 3.8）和式（ 3.9）有将上式中 ID的表达式代入 UGS表达式，得由此可得两组解，即 UGS = 0V,ID = 1mA及 UGS =?4.5V、
ID = 0.56mA。第二组解 UGS =?4.5V＜ UP，此解不成立，所以其结果为 UGS = 0V,ID = 1mA。
根据式（ 3.6）可求得
UDS = UDD?ID (Rd+Rs) = 24?1?(10+8) = 6V
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2．动态分析 —— 微变等效电路分析法
（ 1）场效应管的微变等效电路。
（ 2）分压式自偏压放大电路的微变等效电路。
（ 3）求动态指标。
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3.2.3 共漏极放大电路
1．电压放大倍数 Au
2．输入电阻 Ri
3．输出电阻 Ro
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