《电工学》课程PPT教学课件（电子技术）第03章 场效应晶体管及其放大电路

第三章 场数应品体信 及莫发大电路

第三章 场效应晶体管 及其放大电路

§1场效应晶体管 场效应晶体管的外形与普通晶体管相似，但二者控制 特性却截然不同。 普通晶体管是电流控制元件，通过控制基极电流达到 控制集电极电流或发射极电流的目的，信号源必须提供一 定的电流才能工作，它的输入电阻低，约为102~104。 场效应晶体管是电压控制元件，它的输出电流决定于 输入端电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，它的 输入电阻很高，可高达109~1014

§1 场效应晶体管 场效应晶体管是电压控制元件，它的输出电流决定于 输入端电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，它的 输入电阻很高，可高达109～1014 。 场效应晶体管的外形与普通晶体管相似，但二者控制 特性却截然不同。 普通晶体管是电流控制元件，通过控制基极电流达到 控制集电极电流或发射极电流的目的，信号源必须提供一 定的电流才能工作，它的输入电阻低，约为102～104

场效应晶体管的分类： 结型场效应管 场效应晶体管 增强型 N沟道 LP沟道 绝缘栅场效应管 耗尽型 N沟道 LP沟道

场效应晶体管 结型场效应管 绝缘栅场效应管 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 场效应晶体管的分类：

1增强型绝缘栅场效应管 1.1结构示意图 N沟道 Si02绝缘层 P沟道 Si02绝缘层 源极栅极漏极 源极栅极漏极 N+ N I+ P型硅衬底 N型硅衬底 注意：栅极和其它电极及衬底之间是绝缘的，所以称为绝缘栅场效应管，或称MetalOxide Semiconductor,.简称MOS场效应管。由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，栅源电阻（输入电 阻)Rs很高，最高可达101

1.1 结构示意图 1 增强型绝缘栅场效应管 N沟道 N+ N+ P型硅衬底 源极 S 漏极 D 栅极 G SiO2绝缘层 P沟道 P+ P+ N型硅衬底 源极 S 漏极 D 栅极 G SiO2绝缘层 注意：栅极和其它电极及衬底之间是绝缘的，所以称为绝缘栅场效应管，或称Metal Oxide Semiconductor，简称 MOS场效应管。由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，栅源电阻（输入电 阻）RGS很高，最高可达1014

1.2工作原理 (以N沟道为例说明) DS Ip-0 当Ucs=0时 T+ N+ 相当于 P型硅衬底 两个反接的PN结

N+ N+ P型硅衬底 S G D - + UGS ● UDS - + 当UGS=0时 相当于 两个反接的PN结 ID=0 1.2 工作原理 （以N沟道为例说明）

当Ucs>0时 DS 垂直于衬底表面 D 产生电场 S GS ●●●●●●●● 电场吸引衬底中 ooooo N+ 电子到表层 P型硅衬底 电子填补空穴 形成负空间电荷区

N+ N+ P型硅衬底 S G D - + UGS ● UDS - + ID 垂直于衬底表面 产生电场 电场吸引衬底中 电子到表层 电子填补空穴 形成负空间电荷区 当UGS>0时

N沟道 沟通源区与漏区 与衬底间被耗尽层绝缘 DS D 公Z ●●●●●●●●● N+ ooooo N+ P型硅衬底 耗尽层

N沟道 沟通源区与漏区 与衬底间被耗尽层绝缘 耗尽层 N+ N+ P型硅衬底 S G D - + UGS ● UDS - + ID

导电沟道形成后， Uns越大，D越大。 DS /D GS D Ucs越大，电场越 派2☑ ●●●●●●●●● 强，沟道越宽，沟 N+ ooooo N+ 道等效电阻越小。 P型硅衬底

N+ N+ P型硅衬底 S G D - + UGS ● UDS - + ID 导电沟道形成后， UDS越大，ID越大。 UGS越大，电场越 强，沟道越宽，沟 道等效电阻越小

1.3特性曲线 转移特性曲线ID=∫（亿UGs)lUs=带数 开启电压： 当UcsUGs时， 导电沟道已形成， UGsu) Ucs 随着Ucs的增大， In也增大。 无沟道 有沟道

1.3 特性曲线 转移特性曲线 I D = f (UGS )| UDS =常数 开启电压： 当UGSUGS(th)时， 导电沟道已形成， 随着UGS的增大， ID也增大。 ID UGS O UGS(th) 无沟道 有沟道

输出特性曲线ID=f(Ups)luas=常数 4V 3V 2V UGS-1V Ups

输出特性曲线 I D = f (UDS )| UGS =常数 ID UDS UGS=1V 2V 3V 4V