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第四章场效应管放大电路

由于半导体三极管工作在放大状态时，必须保证发射结正偏，故输入端始终存在输入电

流。改变输入电流就可改变输出电流，所以三极管是电流控制器件，因而三极管组成的放大

器，其输入电阻不高。

场效应管是通过改变输入电压(即利用电场效应)来控制输出电流的，属于电压控制器件，

它不吸收信号源电流，不消耗信号源功率，因此输入电阻十分高，可高达上百兆欧。除此之

外，场效应管还具有温度稳定性好，抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优

点，所得到广泛的应用。

场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(IGFET)，目前最常用的MOS管。

由于半导体三极管参与导电的两种极性的载流子，电子和空穴，所以又称为半导体三极

管双极性三极管。场效应管仅依靠一种极性的载流子导电，所以又称为单极性三极管。

FET－FieldEffecttransistor

JFET－JunctionFieldEffecttransistor

IGFET－InsulatedGateFieldEffectTransistor

MOS－Metal-Oxide-Semiconductor

§1结型场效应管

一、结构

结型场效应管有两种结构形式。N型沟道结型场效应管和P型沟道结型场效应管。以N

沟道为例。在一块N型硅半导体材料的的两边，利用合金法、扩散法或其它工艺做成高浓度

++

的P型区，使之形成两个PN结，然后将两边的P型区连在一起，引出一个电极，称为栅极

G。在N型半导体两端各引出一个电极，分别作为源极S和漏极D。夹在两个PN结中间的N

型区是源极与漏极之间的电流通道，称为导电沟道。由于N型半导体多数载流子是电子，故

此沟道称为N型沟道。同理，P型沟道结型场效应管中，沟道是P型区，称为P型沟道，栅

极与N型区相连。电路符号如图所示，箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。

二、工作原理

从结型场效应管的结构可看出，我们在D、S间加上电压U，则在源极和漏极之间形成

DS

电流I。我们通过改变栅极和源极的反向电压U，则可以改变两个PN结阻档层(耗尽层)

DGS

的宽度。由于栅极区是高掺杂区，所以阻挡层主要降在沟道区。故U|GS|的改变，会引起沟道

宽度的变化，其沟道电阻也随之而变，从而改变了漏极电流I。如U|上|升，则沟道变窄，

DGS

电阻增加，I下降。反之亦然。所以改变U的大小，可以控制漏极电流。这是场效应管工

DGS

作的基本原理，也是核心部分。下面我们详细讨论。

1

1．UGS对导电沟道的影响

为了便于讨论，先假设U=0。

DS

(a)U=0

GS

(b)U0

GS

当U由零向负值增大时，PN结的阻挡层加厚，沟道变窄，电阻增大。

GS

(c)U=–U

GSp

若U的负值再进一步增大，当U=–U时，两个PN结的阻挡层相遇，沟道消失，我

GSGSp

们称沟道被“夹断”了