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电子技术基础 2. 工作原理 － U DS + I D =0 D U GS =0 S 以增强型 NMOS 管为例说 明其工作原理。 N 沟道增强型 MOS 管不存在原始导电沟道。 当栅源极间电压 U GS =0 时，增强型 MOS 管的漏极 和源极之间相当于存在两 个背靠背的 PN 结。 此时无论 U DS 是否为 0 ，也 无论其极性如何，总有一 个 PN 结处于反偏状态，因 此 MOS 管不导通， I D =0 。 MOS 管处于截止区。 G N+ 不存在 原始沟道 PN 结 PN 结 P N+ P 型硅衬底 B 半导体基础与常用器件 电子技术基础 怎样才能产生导电沟道呢？ 在栅极和衬底间加 U GS 且与源极连在一起，由于二氧化硅绝 缘层的存在，电流不能通过栅极。但金属栅极被充电，因此聚 集大量正电荷。 － + 二氧化硅层在 U DS =0 U GS 作用下被充 S － + D 出现反型层 形成 导电沟道 U GS N+ G 电而产生电场 N+ P 型硅衬底 B 形成耗尽层 电场力 排斥空穴 电场吸引电子 半导体基础与常用器件 电子技术基础 导电沟道形成时，对应的栅源间电压 U GS = U T 称为 开启电压 。 当 U GS U T 、 U DS ≠0 且较小时 － + 当 U 继续增大， U 仍 GS DS I D U DS 然很小且不变时， I D 随 S － + D 着 U GS 的增大而增大。 G U U T GS 此时增大 U DS ，导电沟 道出现梯度， I D 又将随 着 U DS 的增大而增大。 N+ N+ 直到 U GD = U GS － U DS = U T 时，相当于 U DS 增加使漏 极沟道缩减到导电沟道 P 型硅衬底 刚刚开启的情况，称为 预夹断 ， I D 基本饱和 。 B 导电沟道加厚 产生漏极电流 半导体基础与常用器件 电子技术基础 － S + U DS － + D G U GD U GS N+ P 型硅衬底 B I D N+ 沟道出现预夹断时工作在 放大状态， 放大区 I D 几乎与 U DS 的变化无关，只受 U GS 的 控制 。即 MOS 管是 利用栅源 电压 U GS 来控制漏极电流 I D 大小 的一种 电压控制器件 。 如果继续增大 U DS ，使 U GD U T 时，沟道夹断区延 长， I D 达到最大且恒定， 管子将从放大区跳出而进 入饱和区。 半导体基础与常用器件 电子技术基础 MOS 管的工作过程可参看下面动画演示： 半导体基础与常用器件 电子技术基础 3. MOS 管使用注意事项 (1) MOS 管中 , 有的产品将衬底引出，形成四个管脚。使用者 可视电路需要进行连接。 P 衬底接 低电位 ， N 衬底接 高电位 。 但当源极电位很高或很低时 , 可将源极与衬底连在一起。 (2) 场效应管的漏极与源极通常可以互换，且不会对伏安特性 曲线产生明显影响。 注意 ：大多产品出厂时已将源极与衬底 连在一起了，这时源极与漏极就不能再进行对调使用。 (3)MOS 管不使用时 , 由于它的输入电阻非常高 , 须将各电极短 路 , 以免受外电场作用时使管子损坏。即 MOS 管在不使用时 应避免栅极悬空 ， 务必将各电极短接 。 (4) 焊接 MOS 管时，电烙铁须有外接地线，用来屏蔽交流电 场，以防止损坏管子。特别是焊接绝缘栅场效应管时，最 好断电后再焊接。 半导体基础与常用器件 电子技术基础 单极型晶体管和双极型晶体管的性能比较 1. 场效应管的源极 S 、栅极 G 、漏极 D 分别对应于双极型晶体管的发射极 e 、基极 b 、 集电极 c ，它们的作用相似。 2. 场效应管是 电压控制电流器件 ，场效应管栅极基本上不取电流，而双极型晶体 管工作时基极总要取一定的电流。所以在只允许从信号源取极小量电流的情况下， 应该选用场效应管；而在允许取一定量电流时，选用双极型晶体管进行放大可以 得到比场效应管较高的电压放大倍数。 3. 场效应管是多子导电，而双极型晶体管则是既利用多子，又利用少子。由于少 子的浓度易受温度、辐射等外界条件的影响，因而场效应管比晶体管的温度稳定 性好、抗辐射能力强。在环境条件（温度等）变化比较剧烈的情况下，选用场效 应管比较合适。 4. 场效应管的源极和衬底未连在一起时，源极和漏极可以互换使用，耗尽型绝缘 栅型管的栅极电压可正可负，灵活性比晶体管强；而双极型晶体管的集电极与发 射极由于特性差异很大而不允许互换使用。 5. 与双极型晶体管相比，场效应管的噪声系数较小，所以在低噪声放大器的前级 通常选用场效应管，也可以选特制的低噪声晶体管。但总的来说，当信噪比是主 要矛盾时，还应选用场效应管。 6. 场效应管和双极型晶体管都可以用