1、结型场效应管的工作原理 N 沟道和 P 沟道结型场效应管的工作原理完全相同，现以 N 沟道结型场效应管为例，分析其工作原理。 N 沟道结型场效应管工作时，需要外加如图 1 所示的偏置电压，即在栅 -源极间加一负电压 (vGS 0)，使栅 -源极间的 P+N 结反偏，栅极电流 iG0，场效应管呈现很高的输入电阻 (高达 108左右 )。在漏 -源极间加一正电压 (vDS 0)，使 N 沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动，形成漏极电流iD。 iD 的大小主要受栅 -源电压 vGS控制，同时也受漏 -源电压 vDS的影响。因此，讨论场效应管 的工作原理就是讨论栅 -源电压 vG
2、S对沟道电阻及漏极电流 iD 的控制作用，以及漏 -源电压 vDS对漏极电流 iD 的影响。 转移特性 ： 在 uDS 一定时 , 漏极电流 iD 与栅源电压 uGS 之间的关系称为转移特性。 ( ) |D gs dsui f u 常 数 在 UGS(off) uGS 0 的范围内 , 漏极电流 iD 与栅极电压 uGS 的关系为 2()(1 )GSD D D SG S o ffuiIu2) 输出特性 ： 输出特性是指栅源电压 uGS 一定 , 漏极电流 iD 与漏极电压 uDS 之间的关系 。 ( ) |Ds gsd ui f u 常 数 543210 1 2 3 4uDS= 12 VuGS
3、/ViD / mAID S SUG S ( o ff )0123452 4 6 8 10 12 14 16 18iD / m AuD S / V夹断区可变电阻区 4 V 3 V 2 V 1 V击穿区恒流区( 放大区)uDS 0 V1 vGS 对沟道电阻及 iD 的控制作用 图 2 所示电路说明了 vGS对沟道电阻的控制作用。为便于讨论，先假设漏 -源极间所加的电压 vDS=0。当栅 -源电压 vGS=0 时，沟道较宽，其电阻较小，如图2(a)所示。当 vGSVT且为一确定值时，漏 -源电压 vDS对导电沟道及电流 iD 的影响与结型场效应管相似。漏极电流 iD 沿沟 道产生的电压降使沟道内各点
4、与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为 vGD=vGS - vDS，因而这里沟道最薄。但当 vDS较小（ vDSvGSVT）时，它对沟道的影响不大，这时只要 vGS一定，沟道电阻几乎也是一定的，所以 iD 随 vDS近似呈线性变化。 随着 vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当 vDS增加到使vGD=vGS-vDS=VT(或 vDS=vGS-VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图 2(b)所示。再继续增大 vDS，夹断点将向源极方向移动，如图 2(c)所示。由于 vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故 iD 几乎不随 vDS增大而增加，管
5、子进入饱和区， iD几乎仅由 vGS决定 。 3特性曲线和电流方程 N 沟道增强型 MOS 管的输出特性曲线如图 1(a)所示。与结型场效应管一样 ,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。转移特性曲线如图 1(b)所示 ,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区 (恒流区 ),此时 iD 几乎不随 vDS 而变化 ,即不同的 vDS 所对应的转移特性曲线几乎是重合的 ,所以可用 vDS 大于某一数值 (vDS vGS-VT)后的一条转移 特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线 ,与结型场效应管相类似。在饱和区内 ,iD与 vGS 的近似关系式为 2()GSTD D O viI V 式中 IDO 是 vGS=2VT 时的漏极电流 iD。 MOS 管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型 MOS 管中不用夹断电压 VP，而用开启电压 VT表征管子的特性。
