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1、2.2 场效应管,2.2.1 结型场效应管,2.2.2 绝缘栅场效应管,2.2.3 场效应管的主要参数和特点,2.2 场效应管,场效应管：是利用输入电压产生的电场效应控制输出电流的电压控制型器件。,特点：管子内部只有一种载流子参与导电，称为单极型晶体三极管。,特点：由两个PN结和一个导电沟道所组成。三个电极分别为源极S、漏极D和栅极G。漏极和源极具有互换性。,2.2.1 结型场效应管,一、结构和符号,N沟道结型场效应管的结构、符号如图2.2.1所示；P沟道结型场效应管如图2.2.2所示。,工作条件：两个PN结加反向电压。,图2.2.1.N沟道结型场效应管,图2.2.2 P沟道结型场效应管,二、
2、工作原理,以N 沟道结型场效应管为例，原理电路如图所示。,1结型场效应管是一个电压控制电流的电压控制型器件。2.所以输入电阻很大。一般可达107108。,结论：,；。在漏源电压 不变条件下，改变栅源电压，通过PN结的变化，控制沟道宽窄，即沟道电阻的大小，从而控制漏极电流。,工作原理如下：,三、结型场效应管的特性曲线和跨导,1.转移特性曲线,反映栅源电压 对漏极电流 的控制作用。如图2.2.5所示，若漏源电压一定：,当栅源电压 向负值方向变化时，漏极电流 逐渐减小；,当栅源电压 时，漏极电流，称为饱和漏极电流；,当栅源电压 时，漏极电流，称为夹断电压。,图2.2.5 结型场效应管的转移特性曲线,
3、结论：在区中，场效应管可看作一个受栅源电压控制的可变电阻。,图2.2.6 结型场效应管的输出特性曲线,2.输出特性曲线,表示在栅源电压一定条件下，漏极电流与漏源电压之间的关系。如图2.2.6所示。,（1）可调电阻区（图中区）,不变时，随 作线性变化，漏源间呈现电阻性；,栅源电压 越负，输出特性越陡，漏源间的电阻越大。,图2.2.6 结型场效应管的输出特性曲线,结论：在区中，场效应管具有线性放大作用。,（2）饱和区（图中区）,当 不变时，不随 变化，基本上维持恒定值，即 对 呈饱和状态。,一定时，的少量变化引起 较大变化，即 受 控制。,图2.2.6 结型场效应管的输出特性曲线,（3）击穿区（图
4、中区）,3.跨导（gm）,当 增至一定数值后，剧增，出现电击穿。如果对此不加限制，将损坏管子。因此，管子不允许工作在这个区域。,反映在线性放大区 对 的控制能力。单位是。(2.2.1),2.2.2 绝缘栅场效应管,绝缘栅场效应管是一种栅极与源极、漏极之间有绝缘层的场效应管，简称MOS管。,分类：有P沟道和N沟道两种类型；每种类型又分为增强 型和耗尽型两种。,一、结构和工作原理,1.N沟道增强型绝缘栅场效应管,特点：输入电阻高，噪声小。,图2.2.7 N沟道增强型绝缘栅场效应管,工作原理如图2.2.8所示：,（1）当，在漏、源极间加一正向电压 时，漏源极之间的电流。,（2）当，在绝缘层和衬底之间
5、感应出一个反型层，使漏极和源极之间产生导电沟道。在漏、源极间加一正向电压 时，将产生电流ID。,开启电压：增强型MOS管开始形成反型层的栅源电压。,图2.2.8 N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理,（3）在 时：,若，反型层消失，无导电沟道，；,若 逐渐增大，导电沟道变宽，也随之逐渐增大，即 控制 的变化。,若，出现反型层即(导电沟道)，D、S之间有电流 流过；,图2.2.8 N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理,夹断电压：使ID=0时的栅源电压。,2.N沟道耗尽型绝缘栅场效应管,结构及符号如图2.2.9所示。,特点：管子本身已形成导电沟道。,图2.2.9 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管,工作原理：
6、在 时，,当，导电沟道有电流；,当，并逐渐增大时，导致沟道变宽，使 增大；,当，并逐渐增大此负电压，导致沟道变窄，使。实现 对 的控制作用。,夹断电压：使 时的栅源电压。,图2.2.9 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管,二、绝缘栅场效应管的特性曲线和跨导,以N沟道MOS管为例。,1.转移特性曲线,N沟道MOS管的转移特性曲线如图2.2.10所示。,增强型：当 时，；当 时，。,耗尽型：当 时，；当 为负电压时 减小；当 时，。,图2.2.10 N沟道MOS管转移特性曲线,2.输出特性曲线,3.跨导,可调电阻区,饱和区,击穿区,三个区其含义与结型管输出特性曲线三个区相同。,三、绝缘栅场效应管的图形符号
7、,图2.2.12 MOS管的图形符号,场效应管输入电阻很高，结型管一般在107以上；绝缘栅管则更高，一般在109以上。,2.2.3 场效应管的主要参数和特点,一、主要参数,1.直流参数,（1）开启电压VT,在VDS 为定值的条件下，增强型场效应管开始导通（ID 达到某一定值，如10A）时，所需加VGS的值。,（2）夹断电压VP,在VDS 为定值的条件下，耗尽型场效应管ID减小到近于零时VGS 的值。,（3）饱和漏极电流IDSS,耗尽型场效应管工作在饱和区且 时，所对应的漏极电流。,（4）直流输入电阻RGS,栅源电压VGS与对应的栅极电流 IG 之比。,2.交流参数,（2）极间电容 场效应管三个电极之间的等效电容CGS、CGD、CDS，一般为几个皮法，结电容小的管子，高频性能好。,（1）跨导gm 一定时，漏极电流变化量 和引起这个变化的栅源电压变化量 之比。它表示了栅源电压对漏极电流的控制能力。,（2）漏极击穿电压V(BR)DS 漏极电流ID 开始剧增时所加的漏源间的电压。,3.极限参数,（1）漏极最大允许耗散功率PDM ID与VDS 的乘积不应超过的极限值。,二、场效应管的特点,表2.2.1 场效应管与普通三极管比较表,
