场效应管的特点和分类

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1、1.场效应管的特点和分类N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)（2）分类（1）特点利用输入回路的电场效应控制输出回路的电流；仅靠半导体中的多数载流子导电（单极型晶体管）；输入阻抗高（107~1012），噪声低，热稳定性好，抗辐射能力强，功耗小。2.结型场效应管（1）结型场效应管的结构（如图1.4.1所示）源极S漏极D栅极G符号P型区N型导电沟道图1.4.1（2）结型场效应管的工作原理（如图1.4.2所示）HomeNextBack①vDS=0时，vGS对沟道的控制作用当vGS＜0时，PN结反偏，

2、v

3、GS

4、耗尽层加厚沟道变窄。vGS继续减小，沟道继续变窄，当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称为夹断电压VP（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP<0。②vGS=(VGS(off)~0)的某一固定值时，vDS对沟道的控制作用当vDS=0时，iD=0；vDSiD，同时G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当vDS增加到使vGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时vDS夹断区延长沟道电阻iD基本不变，表现出恒流特性。③当vGD

5、(off)时，即vDS>vGS-VGS(off)>0，导电沟道夹断，iD不随vDS变化；但vGS越小，即

6、vGS

7、越大，沟道电阻越大，对同样的vDS，iD的值越小。所以，此时可以通过改变vGS控制iD的大小，iD与vDS几乎无关，可以近似看成受vGS控制的电流源。由于漏极电流受栅-源电压的控制，所以场效应管为电压控制型元件。综上分析可知：(a)JFET沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管；(b)JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此输入电阻很高；(c)JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制；(d)预夹断前iD与vDS呈近似线性关系

8、；预夹断后，iD趋于饱和。（3）结型场效应管的特性曲线②转移特性①输出特性VP图1.4.3夹断区3.绝缘栅型场效应管IGFET（InsulatedGateFieldEffectTransistor）MOS（MetalOxideSemiconductor）vGS=0，iD=0，为增强型管；vGS=0，iD0，为耗尽型管。（一）N沟道增强型MOS管（其结构和符号如图1.4.4所示）图1.4.4（1）N沟道增强型MOS管的工作原理①vDS=0时，vGS对沟道的控制作用当vDS=0且vGS>0时，因SiO2的存在，iG=0。但g极为金属铝，因外加正向偏置电压而聚集正电荷，从而排斥P型

9、衬底靠近g极一侧的空穴，使之剩下不能移动的负离子区，形成耗尽层。如图1.4.5所示。当vGS=0时，漏-源之间是两个背靠背的PN结，不存在导电沟道，无论vDS为多少，iD=0。图1.4.5当vGS进一步增加时，一方面耗尽层增宽，另一方面衬底的自由电子被吸引到耗尽层与绝缘层之间，形成一个N型薄层，称之为反型层，构成了漏-源之间的导电沟道（也称感生沟道），如图1.4.6所示。图1.4.6使沟道刚刚形成的栅-源电压称之为开启电压VGS(th)。vGS越大，反型层越宽，导电沟道电阻越小。②vGS>VGS(th)的某一固定值时，vDS对沟道的控制作用当vDS=0时，iD=0；vDSi

10、D，同时使靠近漏极处的耗尽层变窄。当vDS增加到使vGD=VGS(th)时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时vDS夹断区延长沟道电阻iD基本不变，表现出恒流特性。如图1.4.7所示。图1.4.7（2）N沟道增强型MOS管的特性曲线与电流方程N沟道增强型MOS管的转移特性曲线与输出特性曲线如图1.4.8所示，与JFET一样，可分为四个区：可变电阻区、恒流区、夹断区和击穿区。②转移特性①输出特性VGS(th)图1.4.8夹断区2VGS(th)（二）N沟道耗尽型MOS管（其结构和符号如图1.4.9所示）图1.4.9与N沟道增强型MOS管不同的是，N沟道耗尽型MOS管的绝缘层中

11、参入了大量的正离子，所以，即使在vGS=0时，耗尽层与绝缘层之间仍然可以形成反型层，只要在漏-源之间加正向电压，就会产生iD。若vDS为定值，而vGS>0，vGSiD；若vGS<0，vGSiD，当vGS减小到一定值时，反型层消失，导电沟道被夹断，iD=0。此时的vGS称为夹断电压VGS(off)。若vGS>VGS(off)，且为定值，则iD随vDS的变化与N沟道增强型MOS管的相同。但因VGS(off)<0，所以vGS在正、负方向一定范围内都可以实现对iD的控制。其转移特性曲线与