1、场效应管的特性图 1.1 结场效管漏极输出曲线下面以 N 沟道. 结型场效应管为例说明场效应管的特性. 图 1.1 为场效应管的漏极特性曲线。输出特性曲线分为三个区：可变电阻区、恒流区和击穿区 。（ 1） 可变电阻区： 图中 VDS 很小，曲线靠近左边。它表示管子预夹断前电压. 电流关系是：当 VDS较小时，由于 VDS 的变化对沟道大小影响不大，沟道电阻基本为一常数，ID 基本随 VGS 作线性变化。 当 VGS 恒定时，沟道导通电阻近似为一常数，从此意义上说，该区域为恒定电阻区，当 VGS 变化时，沟道导通电阻的值将随 VGS 变化而变化，因此该区域又可称为可变电阻区。利用这一特点，可用场
2、效应管作为可变电阻器 。 （2）恒流区:图中 VDS 较大,曲线近似水平的部分是恒流区 ,它表示管子预夹断后电压.电流的关系, 即图 1.1两条虚线之间即为恒流区(或称为饱和区 )该区的特点是 ID 的大小受 VGS 可控, 当 VDS 改变时 ID 几乎不变，场效应管作为放大器使用时，一般工作在此区域内。（3）击穿区：当 VDS 增加到某一临界值时，ID 开始迅速增大, 曲线上翘, 场效应管不能正常工作, 甚至烧毁，场效应管工作时要避免进入此区间.（4）场效应管特性曲线的测试场效应管的特性曲线可以用晶体管图示仪测试，也可以用逐点测量法测试。图 1.2 是用逐点测量法测试场效应管特性曲线的原理
3、图。场效应管的转移特性曲线是当漏源间电压 VDS 保持不变，栅源间电压 VGS与漏极电流 ID 的关系曲线，如图 1.3 所示：在上图中，先调节 VDD 使 VDS 固定在某个数值上，当栅源电压 VGS 取不同的电压值时（调节 RW），ID 也将随之改变，利用测得的数据，便可在 VGSID 直角坐标系上画出如图 3.2.3 的转移特性曲线。当 VDS 取不同的数值，便可得到另一条特性曲线。ID=0 时的 VGS 值为场效应管的夹断电压 VP,VGS=0 时的 ID 值为场效应管的饱和漏极电流 IDSS。漏极特性曲线是当栅源间电压 VGS 保持不变时，漏极电流 ID 与漏源间电压 VDS 的关系
4、曲线，当 VDS取不同的数值时便可测出与之对应的 ID 值，对于不同的 VGS 可以测得多条漏极特性曲线。晶体管是电流控制器件，作放大器件用时，发射结必须正偏。场效应管是电压控制器件，N 沟道结型场效应管工作时 G、S 间必须加反向偏置电压。 场效应管特性及单端甲类功放电路原理单端甲类场效应管功放电路五花八门，各有特色，本机电路如附图所示。为了获得靓丽的音色，采取简洁至上原则，多一个元件多一分失真，多一条线路多一分失真。现将电路原理作一简述，以抛砖引玉，其主要特点有以下一些。(1)为了避免普通音量电位器传输失真，非稳态接触电阻、摩擦噪声和操作易感疲惫之嫌，本机采用音响型极低噪声 VMOS 场效
5、应管 IRFD113 作指触音量控制。其相对于键控音量电路又减少了一些元件，并加以屏蔽，使音量控制部分的噪声系数达到 1dB 以下(VMOS 场效应管噪声系数在 0.5dB 左右) ，敢与高档真空步进电位器或无源变压器电位器抗衡，手感更贴切人性化。VMOS 场效应管内阻高，属电压控制器件，在栅极及源极之间连接充电电容，由于栅漏电流极小，电容电压在很长一段时间内能基本保持不变。当管子工作于可调电阻区时，其漏源极电阻将受到栅源极电压即电容的电压所控制，这时管子相当于压控可变电阻，当指触(依手指电阻导电) 开关 S1 闭合，即向电容充电，当指触开关 S2 闭合，即将电容放电，从而达到以电压控制漏源极
6、电阻的目的。将其按入音响设备中，即可调节音量的大小。S1 和 S2 可用薄银片或薄铜片制作，间距 2mm 左右，待调试后确定，音量增减量设置在2dB 左右。(2)由 IRF510 作电压放大，放大后的音频电压直耦至上臂管 IRF150 进行扩流并作源极输出，下臂管IRF150 构成恒流源，直流为通路，交流为开路，使交流信号通过输出电容推动扬声器。(3)由于 VMOS 场效应管具有负的电流温度系数，即在栅极与源极之间电压不变的情况下，导通电流会随管温升高而减小，从而避免管子二次击穿。但管子温度的变化与电流的变化速率相差甚远，对此为了防止负温度系数惯性延迟而影响工作状态，本机在 IRF510 阴极
7、串上一只适当阻值的正温度系数补偿电阻(100/2W )，以起到缓冲作用。其原理是当没有阴极电阻时，IRF510 栅源电压是恒定的固定偏压，与管子电流变化无关，加上阴极电阻后，当管流减小时，源极电位也降低。而相对于栅极来说，栅极电位便提高了，这样栅源电压就增大了，此时管子电流便增加了，从而适量抵消负温度系数产生的电流陡坡现象。阴极电阻阻值大小决定这种作用的大小，从而起到适当的缓冲作用，此电阻并不是电流负反馈电阻。(4)本机经考虑后不采用 OCL 即无输出电容电路，一则是为了扬声器安全，二则考虑零点失调电压尤其是动态时对扬声器音圈产生直流偏磁位移，直接影响扬声器性能，从而劣化音质。由于大容量输出电
8、容多为电解电容，一般认为噪声较大，而实际上这是一个信噪比的问题，关键是应用在什么电路，如将电解电容用在动圈唱头放大电路，就不合适，动圈唱头信号只有 2mV 左右，要求放大电路具有较高的信噪比，用电解电容信噪比就低。而将电解电容用于功放末级输出，情况就不一样了，信噪比相对低电平电路会有大幅度提高。另外一点，电解电容在使用前最好进行通电老化，并择优选用，然后上机后再进行充分煲机，这样可降低噪声系数。没有噪声的元器件是没有的，关键要合理运用，并采取措施，以达到必要的目的。本机为了减小输出电解电容由于感抗对高频的影响，用 3 只电解电容并联以减小感抗，并将扬声器的负极接电解电容的负极，以钳位电解电容漏
9、电流产生的音圈偏磁位移。(5)本机场效应管偏压由电源模块 LM7812 提供，功放电源不采取稳压电源供电，以避免限制乐声的低频力度和动态，即降低电压换电流，降低功率换音质。2009 年世界 20 大半导体供应商初步排名 全球半导体产业 2009 年几乎没有什么值得高兴的事情，营业收入预计下降 12.4%,且 10 大供应商中只有一家实现增长。但是，饱受打击的芯片制造商还有一点可聊以自慰：情况没有变得更糟糕。 “2009 年营业收入比 2008 年锐减 320 多亿美元，它将作为全球半导体行业史上最糟糕的年份之一留在人们的记忆之中，”iSuppli 公司的高级副总裁 Dale Ford表示，“但
10、 iSuppli 公司下滑 12.4%的初步估计，远远好于 2009 年初预期的暴跌逾 20%.”“整个行业营业收入 2008 年第四季度环比下滑 21.4%,2009 年第一季度下降 18%,导致业内弥漫悲观气氛。不过，随后半导体销售出现有力反弹，第二和第三季度均环比增长 18%以上，预计第四季度上升 5%.这种强劲回升意味着 2009 年情况将不会像今年早些时候曾经担心的那么黯淡。”2009 年情况好于预期，是由于内存市场的表现意外强劲，以及消费电子和无线产品市场的芯片销售大增。三星逆势成长半导体供应商普遍受到产业衰退的冲击， iSuppli 公司追踪的 135 家领先半导体供应商中只有
11、27 家预计将实现全年营收增长。在 10 大供应商中，只有一家公司预计 2009 年实现半导体营业收入增长：韩国的三星电子。虽然预计该公司的营业收入仅增长 1.3%,但在这样一个低迷的年份仍是非常突出的表现。“三星受益于它在内存市场的优势地位，内存市场的表现远好于整体半导体行业，”Ford 表示，“该公司在 DRAM 和 NAND 闪存领域都是头号供应商，这是内存市场的两个最大领域。三星的表现优于整体内存市场，部分原因是它在利润率较高的新型内存产品领域取得了早期领先地位，如 DDR3 SDRAM.”该公司在全球半导体市场保持第二的排名，仅次于美国的微处理器巨头英特尔。下表为 iSuppli 公
12、司对 2009 年全球前 20 大半导体供应商的初步排名。iSuppli公司将在 2010 年年初发布其 2009 年市场份额最终估计。高通保持稳定，AMD 削减亏损2009 年高通公司有望取得 10 大供应商中的第二好表现，其营业收入预计持平于 2008 年。这家总部在美国的无晶圆厂半导体公司，成功地保持其营业收入稳定，受益于它在无线领域的打拼，以及它在手机基带芯片市场的份额不断上升。这将使高通 2009 年在全球半导体产业的排名上升两位，从 2008 年时的第八上升到第六位。由于在微处理器市场表现强劲，美国 AMD 成功地把它的 2009 年营业收入下降幅度限制在 7.6%.预计 2009
13、 年微处理器市场下滑幅度也只有 7.6%.这使 AMD 在缺席一年之后能够重新跻身 10 大之列，从 2008 年的第 12 位上升到第九。日本索尼公司的表现在 10 大供应商中最差，2009 年营业收入预计大减 32.8%.这可能导致索尼的排名从 2008 年的第七位下降到第 10 位。索尼 2009 年表现不佳，与前两年的大幅增长形成鲜明对比。索尼的营业收入大幅震荡，主要源于内部销售的推动，并受索尼对自己的消费电子产品生产的内部管理的强烈影响。剥离业务损及排名剥离关键的业务部门，使两个顶级公司的 2009 年表现大受影响。由于剥离有线半导体业务 Lantiq,德国英飞凌的排名掉出了前 10
14、.如果英飞凌不出售该业务部门，它的 2009 年排名可能从 2008 年的第 10 上升至第九。与之类似，如果不把图像传感器供应商 Aptina 剥离成一个单独的公司，美国美光的营业收入将增长 2.4%,2009 年排名有望上升到第 11 位。联发科 2009 年表现神奇放眼 10 大厂商以外的公司，台湾无晶圆厂半导体供应商联发科有望成为全球20 大芯片制造商中业绩最佳者，营业收入预计大增 21.7%.该公司凭借其手机基带芯片产品，抓住了中国大陆手机市场强劲增长的机会。在另一个极端的是美国芯片供应商飞思卡尔公司，在 20 大供应商中排名下降幅度最大，2009 年排名将从第 13 下降到第 17
15、 位。该公司的营业收入预计将下滑 16 亿美元。“导致飞思卡尔营业收入下滑的罪魁祸首是其决定退出手机半导体市场，”Ford指出。区域和应用趋势经济衰退对于不同的区域市场和应用市场的影响明显不同。2009 年最具韧性的半导体市场领域是消费电子，预计仅下降 4.8%.表现第二好的将是无线电子领域，预计仅下降 6.5%.到目前为止，受挫最严重的是汽车电子产业，预计下滑 23.7%.其次是数据处理领域，预计下降 17.2%.亚太地区有望取得最佳表现，作为半导体供应者和消费者都是如此。实际上，总部设在亚洲的半导体公司的合计营业收入预计增长 0.3%.面向亚太地区的总体半导体出货量预期仅下降 6.8%.另
16、一方面，欧洲是在 2009 年受挫最严重的地区。面向欧洲的半导体出货量预计下滑 20.8%,总部在欧洲地区的公司的合计营业收入预计减少 24.2%.下表是 iSuppli 公司对 2009 年各地区半导体增长的初步估计。2009 年半导体产业的其它动态包括：2009 年内存市场将是所有主要半导体领域中表现最好的，预计仅下降 6.7%.事实上，NAND 闪存可能实现两位数的增长，预计营业收入上升 16.4%.预计 LED 和 NAND 闪存是 2009 年唯一增长的半导体产品。逻辑集成电路和微型元件（microcomponent）营业收入预计将分别减少 11%和12.5%.2009 年最受打击的
17、将是模拟集成电路市场，预计下滑 18.7%.其次将是传感器和致动器，预计下滑 16.3%;分立半导体元件预计下降 15.9%.场效应管应用原理 例 1：作反相器用。|Vp1|=|Vp2|=Vp 0Vp ，截止 Tn:VGSn=VddVp ，导通 Vo= 0Vi= 0 时：Tp:VGS p=-VddVp ，导通Tn:VGSn=0Vp ，截止 Vo= +Vdd例 2：压控电阻场效应管工作在可变电阻区时，iD 随 VDS 的增加几乎成线性增大，而增大的比值受 VGS 控制。所以可看成是受 VGS 控制的电阻。绝缘栅场效应管(IGFET) 的基本知识 1.增强型 NMOS 管s：Source 源极，d
18、：Drain 漏极，g：Gate 栅极，B：Base 衬底，在 P 型衬底扩散上 2 个 N 区，P 型表面加 SiO2 绝缘层，在 N 区加铝线引出电极。2.增强型 PMOS 管在 N 型衬底上扩散上 2 个 P 区，P 型表面加 SiO2 绝缘层，在二个 P 区加铝线引出电极。PMOS 与 NMOS管的工作原理完全相同，只是电流和电压方向不同。3.增强型 NMOS 管的工作原理正常工作时外加电源电压的配置：(1)VGS=0, VDS=0：漏源间是两个背靠背串联的 PN 结，所以 d-s 间不可能有电流流过，即 iD0。(2)当 VGS0，VDS=0 时：d-s 之间便开始形成导电沟道。 开始形成导电沟道所需的最小电压称为开启电压 VGS(th)(习惯上常表示为 VT)。
