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1、不难理解，P沟道增强型MOS管是在抵掺杂的N型硅片的衬底上扩散两个高掺杂的P区而制成。 （a）N沟道结构示意图 （b） N沟道符号 （c）P沟道符号图1 N沟道增强型MOS管的结构与符号图1 （b）、（c）分别为N沟道、P沟道增强型MOS管的电路符号。2工作原理与特性曲线以N沟道增强型MOS管为例讨论其工作原理。（1）工作原理工作时，N沟道增强型MOS管的栅源电压uGS和漏源电压uDS均为正向电压。当uGS=0时，漏极与源极之间无导电沟道，是两个背靠的PN结，故即使加上uDS，也无漏极电流，iD=0，如图2（a）当uGS0且uDS较小时，在uGS作用下，在栅极下面的二氧化硅层中产生了指向P型衬

2、底，且垂直于衬底的电场，这个电场排斥靠近二氧化硅层的P型衬底中的空穴（多子），同时吸引P型衬底中的电子（少子）向二氧化硅层方向运动。但由uGS较小，吸引电子的电场不强，只形成耗尽层，在漏、源级间尚无导电沟道出现，iD=0,如图2（b）所示。若uGS继续增大，则吸引到栅极二氧化硅层下面的电子增多，在栅极附近的P型衬底表面形成一个N型薄层（电子浓度很大），由于它的导电类型与P型衬底相反，故称为反型层，它将两个N区连通，于是在漏、源极间形成了N型导电沟道，这时若有uDS0，就会有漏极电流iD产生，如图2（c）所示。开始形成导电沟道时的漏源电压称为开启电压，用UGS（th）表示。一般情况下，UGS（t

3、h）约为几伏。随着UGS的增大，沟道变宽，沟道电阻减小，漏极电流iD增大，这种uGS=0时没有导电沟道，uGSUGS（th）后才出现N型导电沟道的MOS管，被称为N沟道增强型MOS管。导电沟道形成后，当uDS=0时，管内沟道是等宽的。随着uDS的增加，漏极电流iD沿沟道从漏极流向源极产生电压降，使栅极与沟道内各点的电压不再相等，靠近源极一端电压最大，其值为uGS，靠近漏极一端电压最小，其值为uGD（uGD=uGS-uDS），于是沟道变得不等宽，靠近漏极处最窄，靠近源极处最宽，如图2（c）所示。当uDS增大到使uGD=uGS-uDS=UGS（th）时，在漏极一端的沟道宽度接近于零，这种情况称为沟

4、道预夹断。若再增大，夹断区将向源极方向延伸，如图2（d）所示。（2）特性曲线（a） uGS=0时没有导电沟道 （b） uGS较小时没有导电沟道（c）uGSUGS（th）时产生导电沟道 （d）uDS较大时出现夹断，iD趋于饱和图2 N沟道增强型MOS管工作图解场效应管的特性曲线有输出特性曲线和转移特性曲线两种。由于输入电流（栅流）几乎等于零，所以讨论场效应管的输入特性是没有意义的。场效应管的输出特性又称为漏极特性。iD与输出电压uDS和输入电压iGS有关，当栅源电压uGS为某一定值时，漏极电流iD与漏源电压uDS之间的关系式为输出特性关系式，即 （1-1）当漏源电压uDS为某一定值时，漏极电流i

5、D与栅源电压uGS之间的关系式为转移特性关系式，即（1-2）N沟道增强型MOS管共源组态的输出特性曲线和转移特性曲线，分别如图3（a）和3（b）所示。N沟道增强型MOS管的输出特性曲线可分为四个区域；1）可变电阻区（也称非饱和区）满足uGSUGS（th）（开启电压），uDSuGS-UGS（th），为图中预夹断轨迹左边的区域，其沟道开启。在该区域uDS值较小，沟道电阻基本上仅受uGS控制。当uGS一定时，iD与uDS成线性关系，该区域近似为一组直线。这时场效管D、S间相当于一个受电压uGS控制的可变电阻。 （a）输出特性 （b）转移特性图3 N沟道增强型MOS管的特性曲线2）恒流区（也称饱和区、

6、放大区、有源区）满足UGSUGS（th）且UDSUGS -UGS（th），为图中预夹断轨迹右边、但尚未击穿的区域，在该区域内，当uGS一定时，iD几乎不随uDS而变化，呈恒流特性。iD仅受u控制，这时场效应管D、S间相当于一个受电压u控制的电流源。场效应管用于放大电路时，一般就工作在该区域，所以也称为放大区。3）夹断区（也称截止区）满足uGSUGS（th）为图中靠近横轴的区域，其沟道被全部夹断，称为全夹断，i0，管子不工作。4）击穿区位于图中右边的区域。随着uDS的不断增大，PN结因承受太大的反向电压而击穿，i急剧增加。工作时应避免管子工作在击穿区。转移特性曲线可以从输出特性曲线上用作图的方法

7、求得。例如在图3（a）中作uDS6V的垂直线，将其与各条曲线的交点对应的iD、uGS值在iDuGS坐标中连成曲线，即得到转移性曲线，如图3（b）所示。（二）耗尽型绝缘栅场效应管的结构及其工作原理N沟道耗尽型MOS管的结构示意图和电路符号如图4所示。它的结构和增强型基本相同，主要区别是：这类管子在制造时，已经在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子，所以在正离子产生的电场作用下，漏、源极间已形成了N型导电沟道（反型层），它的电路符号如图4（b）所示。P沟道耗尽型FET电路符号如4（c）所示。2工作原理当u0时，只要加上正向电压uDS，就有i产生。当u由零向正值增大时，则加强了绝缘层中的电场，将吸引更

8、多的电子至衬底表面，使沟道加宽，iD增大。反之，u由零向负值增大时，则削弱了绝缘层中的电场，使沟道变窄，iD减小。当uGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，iD=0，管子截止，此时所对应的栅源电压称为夹断电压，用UGS（off）表示。由上可知，这类管子在uGS=0时，导电沟道就已形成；当uGS由零减小到GS（off）时，沟道逐渐变窄而夹断，故称为耗尽型。所以增强型与耗尽型场效应管的主要区别，就在于uGS=0时是否有导电沟道。耗尽型MOS管在uGS0的情况下都可以工作，这是它的一个重要特点。耗尽型MOS管在恒流区内的电流iD近似表达式为： （1-3）（a）N沟道结构示意图（b）N沟道符号（c）

9、P沟道符号图4耗尽型MOS管的结构与符号式（1-3）中DSS是UGS0时的漏极电流iD值，（off）为夹断电压。对于沟道耗尽型MOS管，当满足uGSUGS（off）（夹断电压），uDSUGS（off）且uDSuGS-UGS（off）时工作在恒温区；当满足uGSUGS（off）时工作在夹断区。P沟道MOS管和N沟道MOS管的主要区别在于作为衬底的半导体材料的类型不同，P沟道MOS管是以N型硅作为衬底，而漏极和源极从两个P区引出，形成的导电沟道为P型。对于P沟道耗尽型MOS管，在二氧化硅绝缘层中掺入的是负离子，使用时，uGS、uDS的极性与N沟道MOS管相反。P沟道增强型MOS管的开启电压U（th

10、）是负值，而P沟道耗型场效应管的夹断电压UGS（off）是正值。（三）结型场应管简介结型场效应管也分为N沟道和P沟道两种，图5所示为结型场效应管结构示意图与电路符号。（a）N沟道管的结构示意图 （b）平面结构示意图 （c）N沟道管的电路符号 （d）P沟道管的符号图5结型场效应管N沟道结型场效应管是在一块型半导体两侧扩散生成两个掺杂浓度的P区，从而形成两个PN结。连接两个P区引出一个电极，称为栅极g，在N型半导体两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极d。两个PN结的耗尽层之间存在一个狭长的由源极到漏极的型导电沟道。可见，结型场效应管属于耗尽型，改变加在PN结两端的反向电压，就可以改变耗尽层的宽

11、度，也就改变了导电沟道的宽窄，从而实现利用电压控制导电沟道的电流。N沟道结型场效应管正常工作时，栅源之间加反向电压，即uGS0，形成漏极电流iD。对于N沟道结型场效应管，当满足uGSugs-UGS（off）时工作在恒流区；为便于学习和记忆，现把各类场效应管的比较列于表1-2中。表12各类场效应管比较表（四）场效应管的主要参数1性能参数 （）开启电压U（th）和夹断U（off）它指uDS一定时，使漏极电流iD等于某一微小电流时栅、源之间所加的电压uGS，对于增强型MOS管称为开启电压US（th）,对于耗尽型MOS管称为夹断电压U（off）。（）饱和漏极电流IDSS它是耗尽型管子的参数，指工作在饱

12、和区的耗尽型场效应管在uGS0时的饱和漏极电流。（）直流输入电阻R指漏、源极间短路时，栅、源之间所加直流电压与栅极直流电压之比。一般JFET的R107，而MOS管的R109。（）低频跨导（互导）gm在为某定值时，漏极电流iD的变化量和引起它变化的uGS变化量之比，即 （1-18）gm反映了uGS对iD的控制能力，是表征场效应管放大能力的重要参数，单位为西门子（S），一般为几毫西门子（mS）。gm的值与管子的工作点有关。2极限参数（）最大漏极电流II是指管子在工作时允许的最大漏极电流（）最大功率P最大耗散功率PuDSiD，其值受管子的最高工作温度的限制。（）漏源击穿电压（BR）DS它是指栅、源极间所能承受的最大电压，即uDS增大到使iD开始急剧上升（管子击穿）时的uDS值。（）栅源击穿电压U（BR）GS它是指栅、源极间所能承受的最大电压。uGS值超过此值时，栅源间发生击穿。作业布置：1、场效管有哪几种类型？2、场效管与半导体三极管在性能上的主要差别是什么？在使用场效管时，应注意哪些问题？3、现有一个结型场效应管和一个半导体三极管混在一起，你能根据两者的特点用万用表把它们分开吗？