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这是增益最小时(1,8)什么也没接。 输入0..05v,输出1v 增益为20 这是增益为40时，(1,8)串联一个1.2kΩ，10uF的电容。 输入0.05v 输出大约2v 增益为40 这是输出最大时(1,8)接10uF的电容 输入0.05v输出4.5v，增益为90。 内部电路 A是差分式放大电路，并且Q1,Q2,Q3,Q4是PNP三极管，它们合成了PNP三极管，R4,R5为发射极电阻，差分式的ic由Q5,Q6两个NPN三极管组成的镜像电流源提供，并作为有源负载Rc增大输入级Au。 采用镜像电流源作为差分式的集电极电阻，并采用单端输出的方式，io=ic2-ic3；如果差分放大电路参数对称将得到两倍◬ic R1和R7提供差分输入的静态IBQ电流，由于阻值相同，所以基极电流相同。 B中间级由Q7这个NPN管完成输入信号的放大。它的ic7由电流源提供。 C是甲类互补对称式功放电路，其中复合管PNP是由Q8 PNP,Q9 NPN，完成原因是集成电路PNP管的β很小，而功放管需要很大的β值，因此用PNP和NPN复合。 2,3输入端 6电源端 4接地端 5输出端 1,8 是增益调节通过改变发射极电阻来实现输入Au的调节，由于Au是交流放大倍数，所以这里不能接纯电阻，通常接的是电容.1,8端是并联在R5上的。并联电路的总电阻小于每一个支路。因此交流时发射极电阻会减小 Q3,Q4的放大倍数类似于 所以当Q3,Q5的发射极电阻下降时，Au增大，◬ic3变化量增大，io=ic2-ic3增大。 这里是通过影响差分式输入级的Au，来调节运放的放大倍数。Q3的发射极存在电阻的最大值最小值近似等于0，所以1,8调节的运放增益是有限的， 1,8开路时，增益最小 1.8接上10uF的电容最大 此外输入级于输出级和输出级存在极间电压串联负反馈负反馈， 当输出级的Uo增大，通过R6，传递R5。 射极电位升高，基极电位不变，对于PNP,Ube增大，ib增大，ic3增大；io=ic2-ic3减小，至此送往中间级的输入信号减小，输出降低。 由于扬声器是感性负载，容易在运放中产生自激震荡，于是在5端加了 用对自激振荡所需的相位条件进行补偿。 7端是用于 用来滤除直流电源中的交流成分（因为直流电源在放大和反转的过程中有用到非线性的器件可能会产生交流成分） 连接一个旁路电容接地。

原始地址： http://www.360doc.com/content/10/0124/14/655715_14282700.shtml MOS 场效应管电源开关电路。这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。 MOS 场效应管也被称为MOSFET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。 为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。 对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个N型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了P沟道的MOS场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。 下面简述一下用C-MOS场效应管（增强型MOS场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1到2V时，MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。 由以上分析我们可以画出原理图中MOS场效应管电路部分的工作过程（见图10）。工作原理同前所述。 场效应晶体管（FieldEffectTransistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。 按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。 二、场效应三极管的型号命名方法 现行有两种命名方法。第一种命名方法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。 三、场效应管的参数 场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数： 1 、IDSS—饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS=0时的漏源电流。 2 、UP—夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。 3 、UT—开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。 4 、gM—跨导。是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量场效应管放大能力的重要参数。 5 、BUDS—漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。 6 、PDSM—最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。 7 、IDSM—最大漏源电流。是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM 几种常用的场效应三极管的主要参数 四、场效应管的作用 1 、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。 2 、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。 3 、场效应管可以用作可变电阻。 4 、场效应管可以方便地用作恒流源。 5 、场效应管可以用作电子开关。 五、场效应管的测试 1 、结型场效应管的管脚识别： 场效应管的栅极相当于晶体管的基极，源极和漏极分别对应于晶体管的发射极和集电极。将万用表置于R×1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数KΩ时，则这两个管脚为漏极D和源极S（可互换），余下的一个管脚即为栅极G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。 2 、判定栅极 用万用表黑表笔碰触管子的一个电极，红表笔分别碰触另外两个电极。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。制造工艺决定了场效应管的源极和漏极是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。源极与漏极间的电阻约为几千欧。注意不能用此法判定绝缘栅型场效应管的栅极。因为这种管子的输入电阻极高，栅源间的极间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在极间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。 3 、估测场效应管的放大能力 将万用表拨到R×100档，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时表针指示出的是D-S极间电阻值。然后用手指捏栅极G，将人体的感应电压作为输入信号加到栅极上。由于管子的放大作用，UDS和ID都将发生变化，也相当于D-S极间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。 由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅极时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS增大，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。 本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，必须用手握住螺钉旋具绝缘柄，用金属杆去碰栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管子损坏。MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S极间短路一下即可。 目前常用的结型场效应管和MOS型绝缘栅场效应管的管脚顺序如下图所示。 六、常用场效用管 1 、MOS场效应管 即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor），属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015Ω）。它也分N沟道管和P沟道管，符号如图1所示。通常是将衬底（基板）与源极S接在一起。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。 以N沟道为例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+，再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总保持等电位。图1（a）符号中的前头方向是从外向里，表示从P型材料（衬底）指身N型沟道。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS=0时，沟道电流（即漏极电流）ID=0。随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子，形成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的开启电压VTN（一般约为+2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID。 国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均为单栅管），4DO1（双栅管）。它们的管脚排列（底视图）见图2。 MOS 场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高，而栅-源极间电容又非常小，极易受外界电磁场或静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），将管子损坏。因此了厂时各管脚都绞合在一起，或装在金属箔内，使G极与S极呈等电位，防止积累静电荷。管子不用时，全部引线也应短接。在测量时应格外小心，并采取相应的防静电感措施。 MOS 场效应管的检测方法 （1）准备工作 测量之前，先把人体对地短路后，才能摸触 MOSFET 的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通，使人体与大地保持等电位。再把管脚分开，然后拆掉导线。 （ 2 ）判定电极 将万用表拨于 R×100 档，首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大，证明此脚就是栅极 G 。交换表笔重测量， S-D 之间的电阻值应为几百欧至几千欧，其中阻值较小的那一次，黑表笔接的为 D 极，红表笔接的是 S 极。日本生产的 3SK 系列产品， S 极与管壳接通，据此很容易确定 S 极。 （ 3 ）检查放大能力（跨导） 将 G 极悬空，黑表笔接 D 极，红表笔接 S 极，然后用手指触摸 G 极，表针应有较大的偏转。双栅 MOS 场效应管有两个栅极 G1 、 G2 。为区分之，可用手分别触摸 G1 、 G2 极，其中表针向左侧偏转幅度较大的为 G2 极。目前有的 MOSFET 管在 G-S 极间增加了保护二极管，平时就不需要把各管脚短路了。 MOS 场效应晶体管使用注意事项 。 MOS 场效应晶体管在使用时应注意分类，不能随意互换。 MOS 场效应晶体管由于输入阻抗高（包括 MOS 集成电路）极易被静电击穿，使用时应注意以下规则： （ 1 ） MOS 器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装 （ 2 ）取出的 MOS 器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。 （ 3 ）焊接用的电烙铁必须良好接地。 （ 4 ）在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再 MOS 器件焊接完成后在分开。 （ 5 ） MOS 器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。 （ 6 ）电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。 （ 7 ） MOS 场效应晶体管的栅极在允许条件下，最好接入保护二极管。在检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。 2 、VMOS场效应管 VMOS 场效应管（ VMOSFET ）简称 VMOS 管或功率场效应管，其全称为 V 型槽 MOS 场效应管。它是继 MOSFET 之后新发展起来的高效、功率开关器件。它不仅继承了 MOS 场效应管输入阻抗高（ ≥108W ）、驱动电流小（左右 0.1μA 左右），还具有耐压高（最高可耐压 1200V ）、工作电流大（ 1.5A ～ 100A ）、输出功率高（ 1 ～ 250W ）、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压放大器（电压放大倍数可达数千倍）、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。 众所周知，传统的 MOS 场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上，其工作电流基本上是沿水平方向流动。 VMOS 管则不同，从左下图上可以看出其两大结构特点 : 第一，金属栅极采用 V 型槽结构；第二，具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出，所以 ID 不是沿芯片水平流动，而是自重掺杂 N+ 区（源极 S ）出发，经过 P 沟道流入轻掺杂 N- 漂移区，最后垂直向下到达漏极 D 。电流方向如图中箭头所示，因为流通截面积增大，所以能通过大电流。由于在栅极与芯片之间有二氧化硅绝缘层，因此它仍属于绝缘栅型 MOS 场效应管。 国内生产VMOS场效应管的主要厂家有877厂、天津半导体器件四厂、杭州电子管厂等，典型产品有VN401、VN672、VMPT2等。表1列出六种VMOS管的主要参数。其中，IRFPC50的外型如右上图所示。 VMOS 场效应管的检测方法 （1）判定栅极G 将万用表拨至 R×1k 档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大，并且交换表笔后仍为无穷大，则证明此脚为 G 极，因为它和另外两个管脚是绝缘的。 （ 2 ）判定源极 S 、漏极 D 由图 1 可见，在源 - 漏之间有一个 PN 结，因此根据 PN 结正、反向电阻存在差异，可识别 S 极与 D 极。用交换表笔法测两次电阻，其中电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻，此时黑表笔的是 S 极，红表笔接 D 极。 （ 3 ）测量漏 - 源通态电阻 RDS （ on ） 将 G-S 极短路，选择万用表的 R×1 档，黑表笔接 S 极，红表笔接 D 极，阻值应为几欧至十几欧。 由于测试条件不同，测出的 RDS （ on ）值比手册中给出的典型值要高一些。例如用 500 型万用表 R×1 档实测一只 IRFPC50 型 VMOS 管， RDS （ on ） =3.2W ，大于 0.58W （典型值）。 （ 4 ）检查跨导 将万用表置于 R×1k （或 R×100 ）档，红表笔接 S 极，黑表笔接 D 极，手持螺丝刀去碰触栅极，表针应有明显偏转，偏转愈大，管子的跨导愈高。 注意事项 ： （ 1 ） VMOS 管亦分 N 沟道管与 P 沟道管，但绝大多数产品属于 N 沟道管。对于 P 沟道管，测量时应交换表笔的位置。 （ 2 ）有少数 VMOS 管在 G-S 之间并有保护二极管，本检测方法中的 1 、 2 项不再适用。 （ 3 ）目前市场上还有一种 VMOS 管功率模块，专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国 IR 公司生产的 IRFT001 型模块，内部有 N 沟道、 P 沟道管各三只，构成三相桥式结构。 （ 4 ）现在市售 VNF 系列（ N 沟道）产品，是美国 Supertex 公司生产的超高频功率场效应管，其最高工作频率 fp=120MHz ， IDSM=1A ， PDM=30W ，共源小信号低频跨导 gm=2000μS 。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。 （ 5 ）使用 VMOS 管时必须加合适的散热器后。以 VNF306 为例，该管子加装 140×140×4 （ mm ）的散热器后，最大功率才能达到 30W 七、场效应管与晶体管的比较 （ 1 ）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （ 2 ）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 （ 3 ）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 （ 4 ）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 ​ ​

原文地址： http://www.21ic.com/jichuzhishi/analog/basic/2012-11-13/151328.html ​ ​ 场效应管是较新型的半导体材料，利用电场效应来控制晶体管的电流，因而得名。它的外型也是一个三极管，因此又称场效应三极管。它只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从场效应三极管的结构来划分，它有结型场效应三极管和绝缘栅型场效应三极管之分。 1.结型场效应三极管 (1) 结构 N沟道结型场效应三极管的结构如图1所示，它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极。 图1结型场效应三极管的结构 (2) 工作原理 以N沟道为例说明其工作原理。 当UGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。当UGS0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，UGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压UGS称为夹断电压UGS(off)。 (3)特性曲线 结型场效应三极管的特性曲线有两条，一是输出特性曲线(ID=f(UDS)|UGS=常量),二是转移特性曲线(ID=f(UGS)|UDS=常量)。N沟道结型场效应三极管的特性曲线如图2所示。 (a) 漏极输出特性曲线 　　　　　　　　　　　　(b) 转移特性曲线 图2N沟道结型场效应三极管的特性曲线 2. 绝缘栅场效应三极管的工作原理 绝缘栅场效应三极管分为：耗尽型 →N沟道、P沟道 　　增强型 →N沟道、P沟道 (1)N沟道耗尽型绝缘栅场效应管 N沟道耗尽型的结构和符号如图3(a)所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当UGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当UGS0时，将使ID进一步增加。UGS0时，随着UGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的UGS称为夹断电压，用符号UGS(off)表示，有时也用UP表示。N沟道耗尽型的转移特性曲线如图30(b)所示。 (a) 结构示意图 　　　　　　　　　(b) 转移特性曲线 图3N沟道耗尽型绝缘栅场效应管结构和转移特性曲线 (2)N沟道增强型绝缘栅场效应管 结构与耗尽型类似。但当UGS=0 V时，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时，若0UGS(th)时，形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在UGS=0V时ID=0，只有当UGSUGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 N沟道增强型MOS管的转移特性曲线，见图4。 图4转移特性曲线 (3)P沟道MOS管 P沟道MOS管的工作原理与N沟道MOS管完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。 3 主要参数 (1) 直流参数 指耗尽型MOS夹断电压UGS=UGS(off) 、增强型MOS管开启电压UGS(th)、耗尽型场效应三极管的饱和漏极电流IDSS(UGS=0时所对应的漏极电流)、输入电阻RGS. (2) 低频跨导gm gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。 (3) 最大漏极电流IDM 2 场效应半导体三极管 场效应半导体三极管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从场效应三极管的结构来划分，它有结型场效应三极管JFET(Junction type Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET (Metal Oxide Semicon-ductor FET)。 2.2.1 绝缘栅场效应三极管的工作原理 绝缘栅场效应三极管(MOSFET)分为： 增强型 →N沟道、P沟道 耗尽型 →N沟道、P沟道 N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号见图02.13。 电极D(Drain)称为漏极，相当双极型三极管的集电极; G(Gate)称为栅极，相当于的基极; S(Source)称为源极，相当于发射极。 (1)N沟道增强型MOSFET ① 结构 根据图02.13，N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底，用符号B表示。 图02.13 N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号 ② 工作原理 1.栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时，若0 进一步增加VGS，当VGSVGS(th)时( VGS(th) 称为开启电压)，由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层。随着VGS的继续增加，ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0，只有当VGSVGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(vGS)?VDS=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图02.14。 图02.14 转移特性曲线 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。 跨导的定义式如下： 2.漏源电压VDS对漏极电流ID的控制作用 当VGSVGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同变化对沟道的影响如图02.15所示。根据此图可以有如下关系 当VDS为0或较小时，相当VGDVGS(th)，沟道分布如图02.15(a)，此时VDS 基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处，沟道达到开启的程度以上，漏源之间有电流通过。 当VDS增加到使VGD=VGS(th)时，沟道如图02.15(b)所示。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，此时的漏极电流ID基本饱和。当VDS增加到VGD?VGS(th)时，沟道如图02.15(c)所示。此时预夹断区域加长，伸向S极。 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。 图02.15 漏源电压VDS对沟道的影响(动画2-5) 当VGSVGS(th)，且固定为某一值时，VDS对ID的影响，即iD=f(vDS)?VGS=const这一关系曲线如图02.16所示。这一曲线称为漏极输出特性曲线。 (a) 输出特性曲线 (b)转移特性曲线 图02.16 漏极输出特性曲线和转移特性曲线 (2)N沟道耗尽型MOSFET N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图02.17(a)所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当VGS0时，将使ID进一步增加。VGS0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压，用符号VGS(off)表示，有时也用VP表示。N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线如图02.17(b)所示。 (a) 结构示意图 (b) 转移特性曲线 图02.17 N沟道耗尽型MOSFET的结构和转移特性曲线 (3)P沟道耗尽型MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。 4.2.2 伏安特性曲线 场效应三极管的特性曲线类型比较多，根据导电沟道的不同以及是增强型还是耗尽型可有四种转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。如果按统一规定的正方向，特性曲线就要画在不同的象限。为了便于绘制，将P沟道管子的正方向反过来设定。有关曲线绘于图02.18之中。 图02.18 各类场效应三极管的特性曲线 4.2.3 结型场效应三极管 (1) 结型场效应三极管的结构 结型场效应三极管的结构与绝缘栅场效应三极管相似，工作机理也相同。结型场效应三极管的结构如图02.19所示，它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极。 图02.19 结型场效应三极管的结构 (2) 结型场效应三极管的工作原理 根据结型场效应三极管的结构，因它没有绝缘层，只能工作在反偏的条件下，对于N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区，P沟道的只能工作在正栅压区，否则将会出现栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。 ① 栅源电压对沟道的控制作用 当VGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。当VGS0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，VGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS(off)。 ② 漏源电压对沟道的控制作用 在栅极加有一定的电压，且VGSVGS(off)，若漏源电压VDS从零开始增加，则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形分布，如图02.21(a)所示。当VDS增加到使VGD=VGS—VDS=VGS(off)时，在紧靠漏极处出现预夹断，如图02.21(b)所示。当VDS继续增加，漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管的十分相似。 (3) 结型场效应三极管的特性曲线 结型场效应三极管的特性曲线有两条，一是转移特性曲线，二是输出特性曲线。它与绝缘栅场效应三极管的特性曲线基本相同，只不过绝缘栅场效应管的栅压可正、可负，而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。N沟道结型场效应三极管的特性曲线如图02.22所示。 (a) 漏极输出特性曲线(动画2-6) (b) 转移特性曲线(动画2-7) 图02.22 N沟道结型场效应三极管的特性曲线 4.2.4 场效应三极管的参数和型号 (1) 场效应三极管的参数 ① 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值，场效应管不能导通。 ② 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时，漏极电流为零。 ③ 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管，当VGS=0时所对应的漏极电流。 ④ 输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘栅场型效应三极管，RGS约是109～1015Ω。 ⑤ 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用十分相像。gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。 ⑥ 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。 (2) 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。 4.2.5 双极型和场效应型三极管的比较