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第3章场效应管及其放大电路习题解

3.1教学内容与要求

本章介绍了场效应管的结构、类型、主要参数、工作原理及其基本放

大电路。教学内容与教学要求如表1.1所示。

表3.1第3章教学内容与要求

3.2内容提要

3.1.1场效应晶体管

1．场效应管的结构及分类

场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，是电压

控制型器件。工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子（多数载流

子），故又称单极型晶体管。场效应管有两个PN结，向外引出三个电极：

漏极D、栅极G和源极S。(1)栅源控制电压的极性

对JFET，为保证栅极电流小，输入电阻大的特点，栅源电压应使PN

结反偏。N沟道JFET：

UGS0；P沟道JFET：UGS0。

对增强性MOS管，N沟道增强型MOS管，参加导电的是电子，栅源电

压应吸引电子形成反型层构成导电沟道，所以UGS0；同理，P沟道增强

型MOS管，UGS0。

对耗尽型MOS管，因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子（或负

离子：N沟道掺入正离子；P沟道掺入负离子），吸引衬底的电子（或空

穴）形成反型层，即UGS=0时，已经存在导电沟道，所以，栅源电压UGS

可正可负。

(2)夹断电压UGS(off)和开启电压UGS(th)

对JFET和耗尽型MOS管，当｜UGS｜增大到一定值时，导电沟道就消

失（称为夹断），此时的栅源电压称为夹断电压UGS(off)。N沟道场效应

管UGS(off)0；P沟道场效应管UGS(off)0。

对增强型MOS管，当UGS增加到一定值时，才会形成导电沟道，把开

始形成反型层的栅源电压称为开启电压UGS(th)。N沟道增强型MOS管

UGS(th)0；P沟道增强型MOS管UGS(th)0。

(3)栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用

场效应管的导电沟道是一个可变电阻，栅源电压uGS可以改变导电沟

道的尺寸和电阻的大小。当uDS=0时，uGS变化，导电沟道也变化但处处

等宽，此时漏极电流iD=0；当uDS≠0时，产生漏极电流，iD≠0，沿沟

道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。

当uGS一定，uDS增大到一定大小时，在漏极一侧导电沟道被夹断，

称为预夹断。导电沟道预夹断前，uDS增大，iD增大，漏源间呈现电阻特

性，但uGS不同，对应的电阻不同。此时，场效应管可看成受uGS控制的

可变电阻。

导电沟道预夹断后，uDS增大，iD几乎不变。但是，随uGS变化，iD

也变化，对应不同的uGS，iD的值不同。即iD几乎仅仅决定于uGS，而

与uDS无关。栅源电压uGS的变化，将有效地控制漏极电流iD的变化，

即体现了栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用。

3．效应管的伏安特性

效应管的伏安特性有输出特性和转移特性。

(1)输出特性：指当栅源电压uGS为常量时，漏极电流iD与漏源电压

uDS之间的关系，即iDf(uDS)uGS常数（3-1）场效应管有四个工作区域：

可变电阻区：导电沟道预夹断前，此时场效应管是一个受uGS控制的

可变电阻。恒流区：导电沟道预夹断后，此时漏极电流iD仅决定于uGS，

场效应管相当于一个栅源电压控制的电流源。场效应管作为放大器件应用

时，都工作在该区域。

截止区：导电沟道被全部夹断，iD≈0。

击穿区：uDS太大，靠近漏区的PN结被击穿，iD急剧增加，很快会

烧毁管子。不允许场效应管工作在击穿区。

(2)转移特性：指当漏源电压uDS为常量时，漏极电流iD与栅源电压

uGS之间的关系，即iDf(uGS)

uDS常数

（3-2）

转移特性表示栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用。

4．场效应管的主要参数

(1)直流参数：夹断电压UGS（off）；开启电压UGS(th)；饱和漏极

电流IDSS；直流输入电阻RGS(DC)。

(2)交流参数：低频跨导gm；极间电容。

(3)极限参数：最大漏极电流IDM；最大漏源电压U(BR)DS；最大栅源

电压U