學習情境場效應管的識別與檢測第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1場效應管的識別與檢測本節教學目標

1.掌握場效應管的類型、符號、伏安特性和主要參數。

2.了解場效應管的結構、工作原理、特性曲線。第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1場效應管（單極型晶體管）

場效應管與晶體三極管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩定性好。其特點為：（1）場效應管是電壓控制器件，它通過VGS來控制ID；（2）場效應管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很大。（3）它是利用多數載流子導電，因此它的溫度穩定性較好；（4）它組成的放大電路的電壓放大系數要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數；（5）場效應管的抗輻射能力強；（6）由于不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1場效應管（單極型晶體管）

場效應管與晶體三極管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩定性好。結型場效應管:JFET絕緣柵型場效應管:MOS場效應管有兩種:第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.1結型場效應管一、結構N基底：N型半導體P+P+兩邊是高濃度P+區G柵極S源極D漏極導電溝道圖7.1結型場效應管（N溝道）N溝道JFET的符號DGSDGS第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.1結型場效應管一、結構結型場效應管（P溝道）PN+N+G柵極S源極D漏極P溝道JFET的符號DGSDGS箭頭表示柵結（PN結）的方向，從P指向N。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.1結型場效應管二、工作原理（以N溝道為例）圖7.2JFET共源接法NP+P+GSDNiDRDVGGVDD以源極為公共端，共源接法。GD、GS間均加反向電壓，兩個PN結均反偏。|UGS|增大，耗盡層變寬，使導電溝道變窄，溝道電阻增大，電流ID減小。UDS=0時第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五二、工作原理（以N溝道為例）圖7.2夾斷電壓NP+P+GSDiDRDVGGVDDUDS=0時P+P+|UGS|繼續增大到一定值時UGS(off)

（夾斷電壓）,兩個PN結的耗盡層碰到一起，導電溝道被夾斷。這時，即使UDS>0V，漏極電流ID=0A。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五二、工作原理（以N溝道為例）圖7.2可變電阻特性和恒流特性|UGS|<|UGS(off)

|且UDS>0時NGSDiDRDVGGVDDP+P+P+P+P+P+UDS從0V開始增加時，漏極電流iD從0隨之增加。溝道表現為非線性電阻特性。當UDS大到一定值（UDS-UGS=|UGS(off)

|）時,兩個PN結的耗盡層靠漏極側碰到一起，導電溝道極窄（予夾斷）。導電溝道予夾斷后，即使UDS再增加，夾斷區向下延伸，電流iD也不再增加，呈恒流特性。第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五二、特性曲線圖7.3轉移特性1.

轉移特性uGS/V0iD/mAIDSSUGS(off)0iD/mAuGS/VIDSSUGS(off)N溝道JFET轉移特性曲線P溝道JFET轉移特性曲線夾斷電壓飽和漏極電流第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五二、特性曲線圖7.4漏極特性1.

漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=0VUDS-UGS=-UGS(off)0iD/mAuDS/VN溝道JFET漏極特性曲線P溝道JFET漏極特性曲線-2.5V-1.5V-1.0V-0.5V-2.0V夾斷區恒流區予夾斷軌跡UGS=0V1.0V2.0V3.0V4.0V5.0V夾斷區恒流區可變電阻區-UDS+UGS=UGS(off)可變電阻區第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五漏極特性三個區域的特點:（2）恒流區（飽和區、放大區）：（3）夾斷區：（1）可變電阻區：第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五SGDPN+N+B7.1.2絕緣柵型場效應管一、N溝道增強型MOS管圖7.5N溝道增強型MOS管的結構和符號2、符號P型襯底1、結構高摻雜N+區SiO2絕緣層Al電極預先沒有導電溝道GSDB第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五SGDPN+N+B3、工作原理圖7.6N溝道增強型MOS管工作原理1（1）當UGS=0VGGVDDD-S間相當于兩個反接的PN結iD=0對應夾斷區第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、工作原理圖7.6N溝道增強型MOS管工作原理2（2）當UGS>0SGDPN+N+BVGGVDD對應可變電阻區當UGS足夠大時（UGS>UGS(th)

），形成N型導電溝道。UDS從0V開始增加時，漏極電流iD從0隨之增加。溝道表現為非線性電阻特性。感應出電子，形成反型層UGS(th)稱為開啟電壓第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、工作原理圖7.6N溝道增強型MOS管工作原理3（3）當UGD=UGS(th)時SGDPN+N+BVGGVDD即UDS=UGS－UGS(th)靠近D端的溝道被夾斷夾斷后，即使UDS繼續增加，iD

也不再增加，呈恒流特性。第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、特性曲線圖7.7N溝道增強型MOS管特性（1）轉移特性uGS/V0iD/mAUGS(th)開啟電壓（2）漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=6VUDS-UGS=-UGS(th)1V3V4V5V2V夾斷區恒流區予夾斷軌跡可變電阻區UGS=UGS(th)第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五1.4.2絕緣柵型場效應管二、N溝道耗盡型MOS管圖7.8N溝道耗盡型MOS管的結構和符號2、符號1、結構GSDBSGDPN+N+B+++++N型導電溝道正離子絕緣層第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、特性曲線圖7.9N溝道耗盡型MOS管的特性（1）轉移特性uGS/V0iD/mAUGS(off)夾斷電壓（2）漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=0VUDS-UGS=-UGS(off)-3V-1V1V2V-2V夾斷區恒流區予夾斷軌跡可變電阻區IDSS飽和漏極電流UGS=UGS(off)第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五1.4.2絕緣柵型場效應管三、P溝道增強型MOS管P溝道增強型MOS管的結構和符號2、符號1、結構GSDBVGGVDDDSGNP+P+BN型襯底++++++++預先沒有導電溝道第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、特性曲線圖7.10P溝道增強型MOS管的特性（1）轉移特性uGS/V0iD/mA開啟電壓（2）漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=UGS(th)-UDS+UGS=UGS(th)-6V-4V-3V-2V-5V夾斷區恒流區予夾斷軌跡可變電阻區UGS(th)-1V第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五VDD1.4.2絕緣柵型場效應管四、P溝道耗盡型MOS管P溝道耗盡型MOS管的結構和符號2、符號1、結構GSDBVGGSGDNP+P+B－－－－－++++++++++負離子絕緣層P型導電溝道第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、特性曲線圖7.11P溝道耗盡型MOS管的特性（1）轉移特性uGS/V0iD/mA夾斷電壓（2）漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=0V-UDS+UGS=UGS(off)-1V1V1.5V2V2.5V夾斷區恒流區予夾斷軌跡可變電阻區UGS(off)UGS=UGS(off)IDSS飽和漏極電流第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五【例7.1.1】圖1電路如圖1所示，已知JFET的夾斷電壓UGS(off)=-2V，飽和漏極電流IDSS=2mA，試求漏極電流iD。DGSRGRD+VDDiD解：因為柵極電流為0，故uGS=0。由轉移特性可知：iD=IDSS=2mA【思路點撥】

先分析管子的柵源電壓。該電路實質是一個自偏壓恒流源第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五【例7.1.2】圖2在圖2（a）所示電路中，已知MOS管的漏極特性如圖2（b）所示。試分析RD在何范圍內MOS工作在恒流區。DGS4VRD+12VID(a)恒流區uDS/V0iD/mAUGS=5VUDS-UGS=-UGS(th)2V4VUGS=UGS(th)3V12(b)【思路點撥】

利用予夾斷曲線判斷恒流區與可變電阻區。利用開啟電壓判斷是否在夾斷區。第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五【例7.1.2】答案解：由圖（a）可知：UGS=4V。由圖（b）可知：UGS(th)=2V；

UGS=4V時對應的漏極電流ID=1mA。管子在恒流區時要求：UDS>

UGS-UGS(th)=4-2V=2V,即要求：12-IDRD>

2V求得：RD<

10kΩ。第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.3場效應管的主要參數

增強型MOS管而言。當UDS一定時能產生漏極電流ID所需的最小|UGS|。1.開啟電壓UGS(th)

耗盡型MOS管而言。當UDS一定時，使ID=0所需的|UGS|。2.夾斷電壓UGS(off)

耗盡型MOS管而言。當UGS=0時，|UDS|>|UGS(off)|時的漏極電流。3.飽和漏極電流IDSS第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.3場效應管的主要參數4.直流輸入電阻RGS5.低頻跨導gm6.漏-源擊穿電壓U(BR)DS

柵-源擊穿電壓U(BR)GS

7.最大耗散功率PDM第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.4場效應管的檢測與選用一、用指針式萬用表對場效應管進行判別

（1）用測電阻法判別結型場效應管的電極

根據場效應管的PN結正、反向電阻值不一樣的現象，可以判別出結型場效應管的三個電極。具體方法：將萬用表撥在R×1k檔上，任選兩個電極，分別測出其正、反向電阻值。當某兩個電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時，則該兩個電極分別是漏極D和源極S。因為對結型場效應管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極Ｇ。第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五7.1.4場效應管的檢測與選用一、用指針式萬