三个工作区域 : 可变电阻区 放大区 ( 或称饱和区 ) 击穿区
vG S 控制 i D 变化 , 是电压控制元件
5 主要参数 绝缘栅场效应管的主要参数有 V G S (th )、 VG S (of f) 、 gm 、 V (B R )D S 、 P DS M 等。
( 1 )判断该场效应管的类型 ;
和击穿区 。
( 2 )输出特性曲线
3 二种结型场效应管特性比较
第二节
表 3 3 结 种 构 类 工 方 作 式 符 号
结型场效应管
59
两种结型场效应管特性比较 电 压 极 性 VG S V DS 转 移 特 性 输 出 特 性
结型 P 沟道
耗尽型
+
-
结型 N 沟道
耗尽型
-
+
制 PN 结的宽度变化 , 以改变导电沟道的宽度 , 最终控制漏极电流的大小 。
v G S 轴的交点数值 , 可得 V G S (th ) = 2 V 。
第一节
绝缘栅场效应管
55
V G S (o f f) = - 4 V 。
夹断电压 V G S (o ff )是使耗尽型绝缘 栅场 效应 管 处于 刚开 始截 止的 栅 源电 压 , 从图 ( b) 可 读出 即图 ( b) 上 特性曲线 与 i D 轴的 交点数值 , 可 饱和漏电流 ID S S 是在 V G S = 0 时对应的漏极电流 ,
场效应管放大电路
B v B E 与 i B
3 场效应管的输出特性曲线反映的是 4 图 3 4 ( a) 、 ( b) 分别代表
D v G S 与 iD B v D S 与 i D D v C E 与 i C
之间关系 。
5 场效应管的跨导表征 C v g s 对 id A v d s 对 id
例题 2
结型场效应管的转移特 性曲线如 图 3 8 所
( 1 )它是 P 沟道还是 N 沟道的结型场效应管 ?
( 2 )它的夹断电压 V G S (o ff )和饱和漏电流 I D S S 各是多少 ?
+或-
-
绝缘栅 P 沟道
增强型
-
-
54
第三章
表 3 2 三 极 管
场效应管放大电路
三极管和场效应管比较表 场 效 应 管 三个电极 : 源极 S 栅极 G 漏极 D
i B 控制 i C 变化 , 是电流控制元件 三个工作区域 : 截止区 放大区 饱和区
三个电极 : 发射极 e 基极 b 集电极 c
知 I D S S ≈8 5 mA 。
( 1 )夹断电压 V G S (o ff )是多少 ?
例题 2
绝缘栅场效应管输出特性曲线如图 3 3 所示 , 试求 :
( 2 )V D S = 10 V 时 , 饱和漏电流 I D S S 是多少 ?
( 3 )V D S = 10 V 时 , VG S 从 0 V 变化到 - 1 V , 求 gm 。
【 解题示 范 】 ( 1 )夹断电压 V G S (o f f)的 含义是 : 使 iD ≈0 时的 v G S 值 , 从输 出特 性曲线 可知
0 的工作点所对应的漏极电流 i D ≈5 7 mA , 因此饱和漏电流 I D S S = 5 7 mA 。 跨导 g m = Δ iD 5 7 mA - 3 5 mA = = 2 2 mA / V = 2 2 ms Δ vG S 0 V - (- 1 V )
【 解题点 拨 】 本题解答要涉及结型场效应管的结构 。 结型场效 应管利用 v G S 反向 偏压控 【 解题示 范 】 以图 3 7 所示的 N 沟道结型场 效应 管为 例说明 工作 原理 。 N 沟道场 效应
例题 1
结型场效应管是怎样工作的 ? 简述其工作原理 。
管以 N 型半导体为基片 , 两侧各制造一个高 浓度 P 区 , 于是 在两 侧形成 两个 PN 结 , 中间为 导电 沟道 。
58
第三章
场效应管放大电路
第二 节
结型 场效 应管
( 2 )领会特性曲线的含义 , 掌握其主要参数 ;
( 1 )了解结型场效应管的结构 , 熟记 N 沟道 、 P 沟道结型场效应管的符号 ; ( 3 )了解用万用表检测结型场效应管的基本方法 。
1 分类
N 沟道 结型场效应管 P 沟道
2 特性曲线 I D SS 。 ( 1 )转移特性曲线 反映了在 v G S 一定时 , v G S 对 i D 的 控制 作用 。 由 转移 特性 可求得 VG S (of f) 、 反映了在 v G S 一定时 , i D 与 v D S 之间 的关系 。 它 分为可调 电阻 区 、 放 大区
第三章
场效应管放大电路
作原理 、 主要参数及使用注意事项 , 并充分注意场 效应管 与普通 三极 管的各 自特 点 , 注意场 效应 路, 因此本章的内容是数字 CMOS 集成电路的基础 。
本章主要介绍场效应管以及由它构成的放大电路 。 学习本章时必须着重掌握场效应管的工
管放大电路与三极管放大电路之间的区别 。 绝缘栅型场效应管在工艺上便于制成大规模集成电
结 种 构 类 工 方
为了帮助大家学习 , 特将各类绝缘栅场效应 管的特 性列 于表 3 1 中 。 三极 管与 场效应 管比
表 3 1 作 式 符 号 各类绝缘栅场效应管特性比较 电 压 极 性 VG S V DS 转 移 特 性 输 出 特 性
耗尽型
-或+
+
绝缘栅 N 沟道
增强型
+
+
耗尽型
G 表示的电极称为 A 栅极 C 基极
1 场效应管三个电极中 , 用 D 表示的电极称为 。 B 源极 D 漏极
( 一 ) 选择题
, 用 S 表示的电极称为
, 用
2 场效应管的转移特性曲线反映的是
之间的关系 。
56
第三章 A vD S 与 i D C v C E 与 i C C v D S 与 i C A vG S 与 i D
( 2 )饱和漏电流是指零偏压 ( vG S = 0 ) 时的 iD 电流值 , 根据输出特性曲线 , 在 v D S = 10 V , vG S = ( 3 )当 v D S = 10 V , v G S 从 0 V 变到 - 1 V 时对应的 iD 从 5 7 mA 变化 3 5 mA 。
图 3 3
数能从输出特性曲线上反映出来 , 解题的关键是参数的含义与特性曲线表示方法的融会贯通 。 漏极电流 i D 近似为 0 , 因此夹断电压 V G S (o ff ) = - 3 V 。 在 vG S = - 3 V 时 ,
【 解题点拨 】 本题涉及场效应管输出特性曲线及主要参数的领会 。 场 效应管的 主要参
例题 1
图 3 2 所示为绝缘栅场效应管的转移特性 。
( 2 )读出 ( a) 图的开启电压 V G S (th )、 ( b) 图的夹断电压 V G S (o ff )及饱和漏电流 I D S S 。
图 3 2
的直流参数 V G S (th )、 VG S (of f) 、 I D S S 的含义可从转移特性曲线中读取数值 。
图 3 6
参考答案
( 一) 选择题 2 D 3 B 4 B 5 C
1 D, B, A 1 电压 ( 二)
填空题
2 增强 , 耗尽 , P, N
3 可调电阻 , 放大 ( 饱和 ) , 击穿 , 放大 ( 饱和 ) 4 输入电压 , 输出电流 5 外接地线 , 切断电源后利用余热焊接 , 源, 漏, 栅 7 正极性 , 正极性 , 正极性 ( 三) 简答题 6 三个电极短路, 感应电动势
1 说出图 3 5 所示场效应管的名称 , 正常工作时所需的栅源电压和漏源电压的极性 。
图 3 5
第一节
绝缘栅场效应管
57
2 已知某场效应管的输出特性如图 3 6 所示 , 试判断 : ( 2 )它的夹断电压 V G S (o ff )或开启电压 V G S (t h )大约是多少 ? ( 3 )若是耗尽型它的 I D S S 大约是多少 ? ( 1 )该场效应管的类型 ;
D P 沟道耗尽型与 N 沟道增强型
C N 沟道耗尽型与 P 沟道增强型
B N 沟道增强型与 N 沟道耗尽型 的控制作用 。
A P 沟道增强型与 N 沟道耗尽型
绝缘栅场效应管 。
B v g s 对 v d s D i g 对 v d s 控制元件 。 型和 区、 对
图 3 4
( 二 ) 填空题 1 场效应管属于 区。 2 绝缘栅场效应管分为 3 场效应管可分为
图 3 1
N 沟道 P 沟道 P 沟道 N 沟道
型区 , 并用金属铝引出电极 , 分别为源极 S 和漏极 D 。 在 P 型硅 片表 面覆盖 绝缘 层后 , 制作 一层
第一节 3 电压控制原理
绝缘栅场效应管
53
通过栅源电压 V G S 的变化来控制沟道宽度 , 改变漏极电流 I D 。 4 特性比较 较见表 3 2 。
第一 节
绝缘 栅场 效应 管
( 1 )了解绝缘栅场效应管的结构 , 熟记其符号 ; ( 2 )理解绝缘栅场效应管工作原理 ; ( 3 )领会绝缘栅场效应管的特性曲线 , 知道三个区域的特点 ; ( 4 )理解场效应管主要参数的含义 , 掌握使用注意事项 。
1 分类 增强型 绝缘栅场效应管 耗尽型 2 结构 是在 P 型硅片衬底上 , 利用扩散工艺制成两个高浓度的 N 铝金属膜作为栅极 G 。 N 沟道增强型绝缘栅场效应管结构如图 3 1 所示 , 它
为 N 沟道耗尽型 。
为 N 沟道场效应管 。 图 ( a) 在 VGS = 0 时, iD = 0, 故为 N 沟道增强型 ; 图( b) 在 vG S = 0 时 , iD ≠0, 故 ( 2 )开启电压 V G S (t h )是指增强型 绝缘 栅场效 应管 开始导 通的 栅源 电压 , 即 转 移特 性曲 线与