¾ 与BJT对比，如何体现控制关系？
VDD
iD vGS vDS
iD
iC iB vCE vGS 对iD的控制
s
VGG
g
d
N
＋
N
P B 衬底引线 VDD
＋
耗尽层
预夹断点
vGS1＝VGS＞VT
s
VGG
g
d
vGS2＝VGS＞VT O 截止区 vGS3＜VT vDS
Lec 05
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
12
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MOSFET是如何实现信号放大的？
其它类型的MOSFET —— N沟道耗尽型MOSFET
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子，已存在导电沟道 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
s g 掺杂后具有正 离子的绝缘层 d 二氧化硅
d 衬底 g B s
＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋ ＋ ＋ N N 耗尽层 N 型沟道 P
s
VDD
VGG
g
d
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
VDS↑ →ID↑ →沟道电位梯度↑
→靠近漏极d处的电位升高 →电场强度减小 →沟道变薄
iD
耗尽层
VDD s VGG g
d
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
O
8 Lec 05
vDS
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整个沟道呈楔形分布
MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 如何让该MOSFET导电？
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MOSFET是如何实现信号放大的？
原理小结
沟道中只有一种类型的载流子参与导电，所以场效应管也称 为单极型三极管。 MOSFET的栅极是绝缘的，所以iG≈0，输入电阻很高。 MOSFET是电压控制电流器件（VCCS），iD受vGS控制。 只有当vGS>VT时，增强型MOSFET的d、s间才能导通。 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。
预夹断临界点轨迹 vDS＝vGS－VT(或 vGD＝vGS－vDS＝VT) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V
i D = f (v DS ) vGS = const.
iD/mA
② 可变电阻区 vGS >VT ，vDS <（vGS－VT）
＋
VDS一定，VGS变化时
给定一个vGS ，就有一 条不同的 iD – vDS 曲线。
iD
耗尽层
VDD s VGG g
d
预夹断点
vGS1＝VGS＞VT
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
vGS2＝VGS＞VT O 截止区 vGS3＜VT vDS
Lec 05
耗尽层
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MOSFET是如何实现信号放大的？
（2）VDS对沟道的控制作用 当VGS一定（VGS >VT ）时，
s
VDD VGG g
d
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
VDS↑ →ID↑ →沟道电位梯度↑ 当VDS增加到使VGD=VT 时，
在紧靠漏极处出现预夹断。
iD
耗尽层
VDD s VGG g
d
A
预夹断点
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
O
9 Lec 05
13
Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 可以构成双口吗？
d T s B T s 共源 g 共栅 B d g B T d 共漏 s
g
14
Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 控制关系是线性的吗？
输出特性曲线及大信号特性方程
预夹断临界点轨迹 vDS＝vGS－VT(或 vGD＝vGS－vDS＝VT) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V
2 0 3 6 9
截止区
12
15
vDS/V
－6
－4
－2
0
2
4
vGS/V
23
Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
其它类型的MOSFET —— P沟道MOSFET
d d
g
B
g
B
s
s
¾ 衬底是什么类型的半导体材料？ ¾ 哪个符号是增强型的？ ¾ 在增强型的P沟道MOSFET 中， vGS 应加什么极性的电压 才能工作在饱和区（线性放大区）？
开启电压
必须依靠栅极外加电压才能产生反 型层的MOSFET称为增强型器件
7 Lec 05
s
VGG
g
d
N
＋
N
N 型感生沟道（反型层）
＋
耗尽层
P B 衬底引线
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 如何让该MOSFET导电？
（2）VDS对沟道的控制作用 当VGS一定（VGS >VT ）时，
rdso是一个受vGS控
制的可变电阻
MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 控制关系是线性的吗？
输出特性曲线及大信号特性方程 ② 可变电阻区
iD ≈ 2 K n ( vGS − VT ) vDS 1 rdso = 2 K n (VGS − VT )
iD/mA 可变电阻区 2 (非饱和区) 饱和区 1.5 2.5V 1 预夹断临界点轨迹 vDS＝vGS－VT(或 vGD＝vGS－vDS＝VT) 3V
可变 电阻区 vDS <VGS-VT
饱和区 vDS≥VGS-VT
B
s
VGG
g
d
A
预夹断点
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
O
vDS
10
Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 如何让该MOSFET导电？
（3）VDS和VGS同时作用时
s
VDD VGG g
d
N
＋
N
P B 衬底引线
i D = f (v DS ) vGS = const.
① 截止区 当 vGS ＜ VT 时，导电沟道 尚未形成， iD ＝ 0 ，为截 止工作状态。
iD/mA
可变电阻区 2 (非饱和区)
15
Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 控制关系是线性的吗？
输出特性曲线及大信号特性方程
2 iD = K n [2( vGS − VT ) vDS − vDS ]
可变电阻区 2 (非饱和区)
由于vDS较小，可近似为
iD ≈ 2 K n ( vGS − VT ) vDS
rdso
16
dvDS = di D
Lec 05
vGS
1 = 2 K n (VGS − VT ) =常数
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Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
与BJT类似，FET也有器件参数，选用时必须以此为依据 一、直流参数
1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ）
N
＋
W
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MOSFET是如何实现信号放大的？
N沟道增强型结构
源极 s 铝 栅极 g 铝 漏极 d 铝 SiO2 绝缘层
d 衬底 g B s
N
＋
N
P 型硅衬底
＋
耗尽层
B 衬底引线
剖面图
符号
5
Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 如何让该MOSFET导电？
（1）VGS对沟道的控制作用 当VGS≤0时 无导电沟道， d、s间加 电压时，也无电流产生。 当0 <VGS <VT 时 产生电场，但未形成导电 沟道（反型层），d、s间加电 压后，没有电流产生。
s VGG s VGG g d
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
g
d
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
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Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 控制关系是线性的吗？
输出特性曲线及大信号特性方程 ③ 饱和区 （恒流区又称放大区） vGS >VT ，且vDS≥（vGS－VT）
iD/mA 可变电阻区 2 (非饱和区) 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V 预夹断临界点轨迹 vDS＝vGS－VT(或 vGD＝vGS－vDS＝VT) 3V
I-V 特性：
iD = K n ( vGS − VT ) 2
必 须 让 FET 工 作 在 饱 和 区 （Lec 05
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MOSFET是如何实现信号放大的？