（c）当VDS增加到VGDVT时 沟道如图所示。此时预夹断区域 加长，向S极延伸。 VDS增加的部 分基本降落在随之加长的夹断沟 道上， ID基本趋于不变
VDS ID 不变
3.输出特性曲线
(1) 截止区（夹断区） VGS< VT以下区域就是截止区 VGS＜ VT ID=0 (2) 可变电阻区 未产生夹断时，VDS增大，ID随 着增大的区域 VGS -VDS VP VDSID 处于饱和区的场效应管相当于 一个压控可变电阻 V-I特性近似为：
iD
vDS /V
iD Kn [2(vGS VT )vDS v ]
2 DS
iD Kn [2(vGS VT )vDS v ]
2 DS
' Kn W nCOX W . ( ) 其中 K n 2 L 2 L
' 本征导电因子 Kn nCOX
iD
n 为反型层中电子迁移率
COX
vi Rg2
－
若计算的VDS>VGS-VT，则说明NMOS确工作于饱 和区；若VDS<VGS-VT，则说明工作于可变电阻区。 工作于可变电阻区的ID： I D 2Kn (VGS VT )vDS
25
5.2 MOSFET放大电路 5.2.2 带源极电阻的NMOS共源极放大电路 （1） 直流通路
＋
Cb2
I D Kn (VGS VT )2
即 0.5＝0.5(VGS-1)2 得 VGS= 2V 流过Rg1、Rg2的电流为0.05mA
Rs + vs -
d I id D
B s VS R
＋ v
0
vi Rg2
－
VDD VSS Rg1 Rg 2 Ig
VGS
Rg1 Rg 2
10 200 K 0.05
VDD Rd d I id D B s VS R － －Vss
＋
VGS VG VS
Rs + Байду номын сангаасs -
Rg1
Cb2
Rg 2 (VDD VSS ) VSS ( I D R VSS ) Cb2＋ g VG Rg1 Rg 2 ＋
＋ v
0
v0
若NMOS工作于饱和区，则 I D Kn (VGS VT )2 VDS= VDD－ID(Rd+R)
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算
2. 图解分析 3. 小信号模型分析
5.2 MOSFET放大电路 5.2.1 简单共源极放大电路的直流分析 Rg1 步骤——直流通路 1 假设MOS管工作于饱和区，则有 Cb2＋ VG VGSQ>VT，IDQ>0，VDSQ>VGSQ-VT ＋
时的 |VGS | 值。（耗尽）
3、饱和漏极电流IDSS ：在VGS = 0时， VDS > |VP |时的漏
极电流。（耗尽）
4、极间电容 ：漏源电容CDS约为 0.1~1pF，栅源电容CGS和栅 漏极电容CGD约为1~3pF。
场效应管的主要参数
二、交流参数 1、输出电阻
dvDS rds diDS
－Vss
Rg 2 VG VS (VDD VSS ) VSS ( I D R VSS ) Rg1 Rg 2
27
例.如图，设VT=1V, Kn=500μA/V2 , VDD=5V, -VSS=-5V, Rd=10K, R=0.5K, Id=0.5mA 。若流过Rg1, Rg2的电流是ID的1/10，试确定 VDD Rg1, Rg2的值。
2、 最大漏极耗散功率 PDM 3、 最大漏源电压 V(BR)DS 最大栅源电压 V(BR)GS
场效应三极管的型号
场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。其一是与双 极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表 绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型 层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场 效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法 是CS××#，CS代表 场效应管，××以数 字代表型号的序号，# 用字母代表同一型号 中的不同规格。例如 CS14A、CS45G等。
各种类型MOS管的特性曲线
N 沟 道 绝 增 缘 强 栅 型 场 效 P 应 沟 管 道 增 强 型
各种类型MOS管的特性曲线
N 沟 道 耗 尽 型
P 沟 道 耗 尽 型
绝 缘 栅 场 效 应 管
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数 1、开启电压VT ：在VDS为一固定数值时，能产生ID所需要的 最小 |VGS | 值。（增强） 2、夹断电压VP ：在VDS为一固定数值时，使 ID对应一微小电流
2. 工作原理
（1）栅源电压VGS的控制作用
(a)VGS=0时，无导电沟道
漏源之间相当两个背靠背 的 二极管，在D、S之间 加上电压，不管VDS极性 如何，其中总有一个PN 结反向，所以不存在导电 沟道。 VGS =0， ID =0 VGS必须大于0 管子才能工作。
（b）
0＜VGS＜ VT （ VT 称为开 启电压)
vGS 常数
不考虑沟道调制效应时为0
考虑时为 rds dvDS
diDS
vGS 常数

1 iD
2、 低频互导 gm ：表示vGS对iD的控制作用。
d iD gm = VDS d vGS
在转移特性曲线上， gm 是曲线在某点上的斜率，也可由 iD的表达式求导得出，单位为 S 或 mS。
由V-I特性估算 g m
几种常用的场效应三极管的主要参数见 表
参 数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C PDM mW 100 100 100 100 100 IDSS mA <0.35 <1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1 VRDS V >20 >20 >20 >12 VRGS V >20 >20 >20 >25 -25 VP V -4 -4 -5.5 -4 gm mA/ V ≥2 ≥3 ≥8 ≥2 fM MHz 300 90 1000
VGS >0g吸引电子反型层导电沟道 VGS 反型层变厚 VDS ID
（2）漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用
（a）如果VGS＞VT且固定为某一值， VGD=VGS－VDS VDS为0或较小时，
VGD=VGS－VDS ＞VT，沟道分布如 图，此时VDS 基本均匀降落在沟道中
5.1.2
沟道长度调制效应
沟道长度调制效应
MOSFET中,栅极下导电沟道预夹断后，若继续增大VDs， 夹断点会略向源极方向移动。导致夹断点到源极之间的沟 道长度略有减小，有效沟道电阻也就略有减小，从而使更 多电子自源极漂移到夹断点，导致在耗尽区漂移电子增多, 使iD增大，这种效应称为沟道长度调制效应
，沟道呈斜线分布。 这时，ID随VDS增大。
VDS ID
（2）漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用
（b）当VDS增加到使VGD=VT 时 沟道如图所示，靠近漏极的 沟道被夹断，这相当于VDS增 加使漏极处沟道缩减到刚刚 开启的情况，称为预夹断。
（2）漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用
vGS /V
vDS /V
ID=f(VGS)VDS=const 转移特性曲线
ID=f(VDS)VGS=const
输出特性曲线
vGS 在恒流区，iD I D 0 ( - 1) 2 VT
I D 0是vGS 2VT时的iD值
5.1.2
N沟道耗尽型MOS管
N沟道耗尽型MOSFET的结构和 符号如图所示，制造时在栅极下 方的绝缘层中掺入了大量的金属 正离子。所以当VGS=0时，这些 正离子已经在感应出反型层，在 漏源之间形成了沟道。于是只要 有漏源电压，就有漏极电流存在。
在Sio2介质中产生一个垂直于 导体表面的电场，排斥P区多 子空穴而吸引少子电子。 但 由于电场强度有限，吸引到 绝缘层的少子电子数量有限， 不足以形成沟道，将漏极和 源极沟通，所以不可能以形 成漏极电流ID。
0＜VGS＜VT ， ID=0
(c) VGS＞VT时 此时的栅极电压已经比较强，栅 极下方的P型半导体表层中聚集较 多的电子，将漏极和源极沟通， 形成N沟道。如果此时VDS>0，就 可以形成漏极电流ID。 在栅极下方导电沟道中的电子， 因与P型区的载流子空穴极性相反， 故称为反型层。随着VGS的继续增 加，反型层变厚，ID增加。 这种在VGS =0时没有导电沟道， 依靠栅源电压的作用而形成感生 沟道的FET称为增强型FET
金属氧化物场效应管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET) 又称绝缘栅型场效应管，它是一种利用 半导体表面电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道来控制 漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝缘的，其电阻大 于109。
增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道， 在VDS作用下无iD。 耗尽型：VGS=0时，漏源之间有导电沟道， 在VDS作用下iD。
24
5.2 MOSFET放大电路 5.2.1 简单共源极放大电路的直流分析 （1） 直流通路
VDD
Rg1 Cb2 ＋ g VG ＋ Rd d I D id
＋
Cb2
＋
VGS= VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2)
若NMOS工作于饱和区，则
B
s VS
v0
－
I D Kn (VGS VT )2
VDS= VDD－IDRd
§5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构和符号