第五章场效应管放大电路本章内容简介场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。（一）主要内容个★结型场效应管的结构及工作原理★★金属-氧化物-半导体场效应管的结构及工作原理★★场效应管放大电路的静态及动态性能分析（二）教学要点：★★了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数★掌握用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路的静态及动态性能★★了解三极管及场效应管放大电路的特点（三）基本要求介绍结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线，重点介绍用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路静态及动态性能
第五章 场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体 器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有 输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等 特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据 结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅 型场效应管(IGFET)。 （一）主要内容: 结型场效应管的结构及工作原理 金属-氧化物-半导体场效应管的结构及工作原理 场效应管放大电路的静态及动态性能分析 （二）教学要点： 了解结型场效应管和 MOS 管的工作原理、特性曲线及主要参数 掌握用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路的静态及动 态性能 了解三极管及场效应管放大电路的特点 （三）基本要求: 介绍结型场效应管和 MOS 管的工作原理、特性曲线，重点介绍用公 式法和小信号模型分析法分析其放大电路静态及动态性能
4.1结型场效应管4.1.1JFET的结构和工作原理DGSoDCSSi02GN沟道P+SDN8GP+P沟道SO01.结构在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P+区，就形成两个不对称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在一起，引出一个电极g，称为栅极，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极d。场效应管的与三极管的三个电极的对应关系：栅极g一基极b：源极s一发射极e；漏极d一集电极c夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。代表符号.d耗尽层.dNtNogP沟道oss如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的结构示意图和它在电路中的代表符号如图所示。2.工作原理VGs对i的控制作用为便于讨论，先假设漏一源极间所加的电压vDs=0
4.1 结型场效应管 4.1.1 JFET 的结构和工作原理 1. 结构 在一块 N 型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的 P+ 区,就形成两 个不对称的 PN 结，即耗尽层。把两个 P+区并联在一起，引出一个电极 g，称为 栅极，在 N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极 s 和漏极 d。 场效应管的与三极管的三个电极的对应关系： 栅极 g—基极 b；源极 s—发射极 e；漏极 d—集电极 c 夹在两个 PN 结中间的区 域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块 P 型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的 N+区，就可以制成 一个 P 沟道的结型场效应管。P 沟道结型场效应管的结构示意图和它在电路中的 代表符号 如图所示。 2. 工作原理 vGS对 iD的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压 vDS=0
(a）当vas=0时，沟道较宽，其电阻较小。(b）当VGs<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着vGs的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当vGsl进一步增大到一定值VPl时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏一源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压VDs，漏极电流in也将为零。这时的栅一源电压VGs称为夹断电压，用Vp表示。在预夹断处：VGD=VGs-VDs=Vp上述分析表明(a)改变栅源电压VGs的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。(b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压Vps，则漏极电流in将受VGs的控制，vGs增大时，沟道电阻增大，i减小。(c)上述效应也可以看作是栅一源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流iD的大小。VDs对iD的影响设VGs值固定，且Vp<VGs<0。(a)当漏-源电压vcs从零开始增大时，沟道中有电流i流过。(b)在Vps的作用下，导电沟道呈楔形由于沟道存在一定的电阻，因此，沿沟道产生的电压降使沟道内各点的电位不再相等，漏极端电位最高，源极端电位最低。这就使栅极与沟道内各点间的电位差不再相等，其绝对值沿沟道从漏极到源极逐渐减小，在漏极端最大(为IVGDl)，即加到该处PN结上的反偏电压最大，这使得沟道两侧的耗尽层从源极到漏极逐渐加宽，沟道宽度不再均匀，而呈楔形。(c)在Vps较小时，i随Vps增加而几乎呈线性地增加它对i的影响应从两个角度来分析：一方面Vps增加时，沟道的电场强度增大，in随着增加；另一方面，随着vs的增加，沟道的不均匀性增大，即沟道电阻增加，i应该下降，但是在Vps较小时，沟道的不均匀性不明显，在漏极附近的区域内沟道仍然较宽，即vps对沟道电阻影响不大，故i随VDs增加而几乎呈线性地增加。随着Vps的进一步增加，靠近漏极一端的PN结上承受的反向电压增大，这里的耗尽层相应变宽，沟道电阻相应增加，i随VDs上升的速度趋缓。(d)当VDs增加到VDs=VGs-Vp，即VGD=VGs-VDs=Vp(夹断电压)时，沟道预夹断此时，漏极附近的耗尽层即在A点处合拢，这种状态称为预夹断。与前面讲过的整个沟道全被夹断不同，预夹断后，漏极电流i≠0。因为这时沟道仍然存在，沟道内的电场仍能使多数载流子（电子）作漂移运动，并被强电场拉
(a) 当 vGS=0 时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当 vGS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个 PN 结耗尽层将 加宽。由于 N 区掺杂浓度小于 P+区，因此，随着|vGS| 的增加，耗尽层将主要向 N 沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|vGS| 进一步增大到一定值|VP| 时， 两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子， 因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压 vDS，漏极电流 iD 也将为零。这时的栅－源电压 vGS 称为夹断电压，用 VP 表示。在预夹断处： VGD=VGS－VDS =VP 上述分析表明: (a)改变栅源电压 vGS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 (b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压 vDS，则漏极电流 iD将受 vGS 的控制， |vGS|增大时，沟道电阻增大，iD减小。 (c)上述效应也可以看作是栅－源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场 强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流 iD的大小。 vDS对 iD的影响 设 vGS值固定，且 VP<vGS<0。 (a)当漏-源电压 vGS从零开始增大时，沟道中有电流 iD流过。 (b)在 vDS的作用下,导电沟道呈楔形 由于沟道存在一定的电阻，因此，iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点的电位不 再相等，漏极端电位最高，源极端电位最低。这就使栅极与沟道内各点间的电位 差不再相等，其绝对值沿沟道从漏极到源极逐渐减小，在漏极端最大(为 |VGD| )， 即加到该处 PN 结上的反偏电压最大，这使得沟道两侧的耗尽层从源极到漏极逐 渐加宽，沟道宽度不再均匀，而呈楔形。 (c)在 vDS较小时，iD随 vDS增加而几乎呈线性地增加 它对 iD的影响应从两个角度来分析： 一方面 vDS增加时，沟道的电场强度增大，iD随着增加； 另一方面，随着 vDS 的增加，沟道的不均匀性增大，即沟道电阻增加，iD应该下 降，但是在 vDS较小时，沟道的不均匀性不明显，在漏极附近的区域内沟道仍然 较宽，即 vDS对沟道电阻影响不大，故 iD随 vDS增加而几乎呈线性地增加。 随着 vDS 的进一步增加，靠近漏极一端的 PN 结上承受的反向电压增大，这里的 耗尽层相应变宽，沟道电阻相应增加，iD随 vDS上升的速度趋缓。 (d)当 vDS增加到 vDS=vGS-VP，即 VGD=vGS -vDS=VP(夹断电压)时，沟道预夹断 此时,漏极附近的耗尽层即在 A 点处合拢，这种状态称为预夹断。 与前面讲过的整个沟道全被夹断不同，预夹断后，漏极电流 iD≠0。因为这时沟 道仍然存在，沟道内的电场仍能使多数载流子(电子)作漂移运动，并被强电场拉
向漏极。(e)若VDs继续增加，使VDs>VGs一Vp,即VGp>O，输入电阻很高。JFET是电压控制电流器件，ip受VGs控制。预夹断前i与Vps，呈近似线性关系；预夹断后，i趋于饱和。P沟道结型场效应管工作时，电源的极性与N沟道结型场效应管的电源极性相反。ID/mAID/mA可变电阻区击穿区Vos=0DS恒流区-IV-2V3V41+VGS/VOSY121620244.1.2JFET的特性曲线及参数1.输出特性；2.转移特性
向漏极。 (e)若 vDS 继续增加，使 vDS＞vGS－VP,即 VGD＜VP 时，耗尽层合拢部分会有增加， 即自 A 点向源极方向延伸，夹断区的电阻越来越大，但漏极电流 iD不随 vDS的增 加而增加,基本上趋于饱和， 因为这时夹断区电阻很大，vDS的增加量主要降落在夹断区电阻上，沟道电场强 度增加不多，因而 iD基本不变。但当 vDS增加到大于某一极限值(用 v(BR)DS 表示) 后，漏极一端 PN 结上反向电压将使 PN 结发生雪崩击穿，iD会急剧增加，正常 工作时 vDS不能超过 v(BR)DS。 综上分析可知： 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极 管。JFET 栅极与沟道间的 PN 结是反向偏置的，因此 iG>>0，输入电阻很高。 JFET 是电压控制电流器件，iD受 vGS控制。预夹断前 iD与 vDS，呈近似线性关 系；预夹断后，iD趋于饱和。P 沟道结型场效应管工作时，电源的极性与 N 沟 道结型场效应管的电源极性相反。 4.1.2 JFET 的特性曲线及参数 1. 输出特性； 2. 转移特性
3.主要参数①夹断电压Vp(或VGs(om)：②饱和漏极电流Ipss:③低频跨导gm：④输出电阻rd：③直流输入电阻RGs:③最大漏源电压V(BR)DS:①最大栅源电压V(BR)GS：③最大漏极功耗PDM：小结：本节主要介绍了结型场效应管的简单工作原理。作业：4.1.1,4.1.3
3. 主要参数 ① 夹断电压 VP (或 VGS(off))： ② 饱和漏极电流 IDSS： ③ 低频跨导 gm： ④ 输出电阻 rd： ⑤ 直流输入电阻 RGS： ⑥ 最大漏源电压 V(BR)DS： ⑦ 最大栅源电压 V(BR)GS： ⑧ 最大漏极功耗 PDM： 小结：本节主要介绍了结型场效应管的简单工作原理。 作业：4.1.1,4.1.3
4.3金属-氧化物-半导体场效应管结型场效应管的输入电阻虽然可达106109W，但在要求输入电阻更高的场合，还是不能满足要求。本节介绍的金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）具有更高的输入电阻，可1015欧姆。并具有是制造工艺简单、适于集成电路的优点。MOS管也有N沟道和P沟道之分，而且每一类又分为增强型和耗尽型两种。增强型MOS管在VGs=O时，没有导电沟道存在。而耗尽型MOS管在VGs=O时，就有导电沟道存在。4.3.1N沟道增强型MOS管的结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极S。然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极，作为栅极g。在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。它的栅极与其它电极间是绝缘的。图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反，如图(c)所示。dr源极s栅极g漏极dId铝Y铝1sio.绝络层铝V'DDVoeves9g销98E上二氨化硅ZN+NNN'耗尽层耗尽层N型（感生）沟道耗尽层PPQJB衬底引线，衬底引线衬底引钱(b)(c)(a)当硼-源电压VGs-U时，即使加上漏-源电压VDS，而且不论VDs的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流i～0。VGs>0的情况若vcs>0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向：垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。电场的作用：这个电场能排斥空穴而吸引电子。排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子（负离子），形成耗尽层。吸引电子：将P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管 结型场效应管的输入电阻虽然可达 106～109W，但在要求输入电阻更高的 场合，还是不能满足要求。本节介绍的金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET） 具有更高的输入电阻，可 1015 欧姆。并具有是制造工艺简单、适于集成电路的优 点。MOS 管也有 N 沟道和 P 沟道之分，而且每一类又分为增强型和耗尽型两种。 增强型 MOS 管在 vGS=0 时，没有导电沟道存在。而耗尽型 MOS 管在 vGS=0 时， 就有导电沟道存在。 4.3.1 N 沟道增强型 MOS 管的结构 在一块掺杂浓度较低的 P 型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的 N+区，并用 金属铝引出两个电极，分别作漏极 d 和源极 s。 然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏-源极间的绝 缘层上再装上一个铝电极,作为栅极 g。 在衬底上也引出一个电极 B，这就构成了一个 N 沟道增强型 MOS 管。MOS 管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。 它的栅极与其它电极间是绝缘的。 图 (a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示 由 P(衬底)指向 N(沟道)。P 沟道增强型 MOS 管的箭头方向与上述相反，如图 (c) 所示。 N 沟道增强型 MOS 管的工作原理 vGS对 iD及沟道的控制作用 vGS=0 的情况 从图 1(a)可以看出，增强型 MOS 管的漏极 d 和源极 s 之间有两个背靠背的 PN 结。 当栅-源电压 vGS=0 时，即使加上漏-源电压 vDS，而且不论 vDS 的极性如何，总有 一个 PN 结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流 iD≈0。 vGS>0 的情况 若 vGS＞0，则栅极和衬底之间的 SiO2 绝缘层中便产生一个电场。 电场方向：垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。 电场的作用：这个电场能排斥空穴而吸引电子。 排斥空穴：使栅极附近的 P 型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子 (负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 P 型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底 表面
导电沟道的形成：当VGs数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现，如图1(b)所示。VGs增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当VGs达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏-源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如图1(c)所示。VGs越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅一源极电压称为开启电压，用V表示。结论：上面讨论的N沟道MOS管在VGs<V时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当Vs≥Vi时，才有沟道形成。这种必须在VGs≥Vi时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后，在漏-源极间加上正向电压VDS，就有漏极电流产生。Vps对iD的影响VD/TVDIiD擎架VoGVDDSVGCVood馆98Ves7g98Vre上上NN+NLN*N+T耗尽层N型沟道N型沟道N型（感生）沟道耗尽层耗尽层PP衬底引线衬底引线衬底引线(b)(a)(c)增大Vps，夹断点将向源极方向移动，如图2(c)所示。由于Vps的增加部分几乎全部降落在夹断区，故i几乎不随vps增大而增加，管子进入饱和区，ip几乎仅由VGs决定。4.3.2N沟道增强型MOS管的特性曲线、电流方程及参数1.特性曲线和电流方程
导电沟道的形成： 当 vGS 数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现， 如图 1(b)所示。 vGS增加时，吸引到 P 衬底表面层的电子就增多，当 vGS达到某一数值时，这些电 子在栅极附近的 P 衬底表面便形成一个 N 型薄层，且与两个 N+区相连通，在漏 -源极间形成 N 型导电沟道，其导电类型与 P 衬底相反，故又称为反型层，如图 1(c)所示。 vGS 越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到 P 衬底表面的电子就越 多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。 开始形成沟道时的栅—源极电压称为开启电压，用 VT表示。 结论： 上面讨论的 N 沟道 MOS 管在 vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截 止状态。只有当 vGS≥VT时，才有沟道形成。这种必须在 vGS≥VT时才能形成导电 沟道的 MOS 管称为增强型 MOS 管。沟道形成以后，在漏-源极间加上正向电压 vDS，就有漏极电流产生。 vDS对 iD的影响 如图(a)所示，当 vGS>VT且为一确定值时，漏-源电压 vDS对导电沟道及电流 i D 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（vDS<vGS–VT）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，管子进入饱和区，iD几乎仅由 vGS决定。 4.3.2 N 沟道增强型 MOS 管的特性曲线、电流方程及参数 1．特性曲线和电流方程
iD！预夹断点轨迹tD!5VGS3JpIDo口传饱和区Vcs2区VGS1VOS-VTVGS0VT2V1VDS-截止区输出特性曲线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ip几乎不随Vps而变化,即不同的Vps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(vps>VGs-V)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线i与 VGs的近似关系与结型场效应管相类似。在饱和区内,in与VGs的近似关系式为VGS>VT(VGSID=V.(vGS>VT)式中Ipo是VGs=2VT时的漏极电流iD。2.参数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V表征管子的特性。4.3.3N沟道耗尽型MOS管1.基本结构
输出特性曲线 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 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. iD与 vGS的近似关系 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 ( vGS＞VT ) 式中 IDO是 vGS=2VT时的漏极电流 iD。 2.参数 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。 4.3.3 N 沟道耗尽型 MOS 管 1. 基本结构
掺杂后具有正离子的绝缘层二氧化硅71265A2N衬底衬底gN型沟道（初始沟道）耗尽层Sos衬底引线(a)(b)(c)结构：N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。区别：耗尽型MOS管在VGs=O时，漏一源极间已有导电沟道产生增强型MOS管要在VGs≥VT时才出现导电沟道。原因：制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使VGs=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏一源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压vps，就有电流iD。如果加上正的VGs，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，i增大。反之VGs为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，i减小。当VGs负向增加到某一数值时，导电沟道消失，趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅一源电压称为夹断电压，仍用Vp表示。与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压Vp也为负值，但是，前者只能在VGs0，Vp<VGs<0的情况下均能实现对D的控制，而且仍能保持栅-源极间有很大的绝缘电阻,使栅极电流为零。这是耗尽型MOS管的一个重要特点。图(b)、(c)分别是N沟道和P沟道耗尽型MOS管的代表符号。电流方程：在饱和区内，耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同，即2VGS(μcs /<Vpl)1.ip = IDssVp4.3.4各种场效应管特性比较各类FET的特性如下表所示
结构：N 沟道耗尽型 MOS 管与 N 沟道增强型 MOS 管基本相似。 区别：耗尽型 MOS 管在 vGS=0 时，漏－源极间已有导电沟道产生 增强型 MOS 管要在 vGS≥VT 时才出现导电沟道。 原因：制造 N 沟道耗尽型 MOS 管时，在 SiO2 绝缘层中掺入了大量的碱金属正 离子 Na+或 K+(制造 P 沟道耗尽型 MOS 管时掺入负离子)，如图 1(a)所示，因此 即使 vGS=0 时，在这些正离子产生的电场作用下，漏－源极间的 P 型衬底表面也 能感应生成 N 沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压 vDS，就有电流 iD。 如果加上正的 vGS，栅极与 N 沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道 加宽，沟道电阻变小，iD增大。反之 vGS 为负时，沟道中感应的电子减少，沟道 变窄，沟道电阻变大，iD减小。当 vGS 负向增加到某一数值时，导电沟道消失， iD 趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压， 仍用 VP 表示。与 N 沟道结型场效应管相同，N 沟道耗尽型 MOS 管的夹断电压 VP也为负值，但是，前者只能在 vGS0， VP<vGS<0 的情况下均能实现对 iD 的控制，而且仍能保持栅-源极间有很大的绝缘 电阻,使栅极电流为零。这是耗尽型 MOS 管的一个重要特点。图(b)、(c)分别是 N 沟道和 P 沟道耗尽型 MOS 管的代表符号。 电流方程：在饱和区内，耗尽型 MOS 管的电流方程与结型场效应管的电流方程 相同，即 4.3.4 各种场效应管特性比较 各类 FET 的特性如下表所示
电压极性转移特性输出特性或结构种类符号工作方式ip=f (vcs)ip=f (vps)VpsV0.2VVorOv耗尽型-0.2V(+)-0.4VVDSN购道OSFET1Vas-5V增强型4V(+)（+）3VPDS-IVTDVVos-0V耗尽型O+IV(+)+2V-DsP沟道MOSFET-IplVos--6V增强型5V4VVDSVes-0V-0.2VP沟道耗尽型-0.4VGaAs-(+)-0.6VNESFETPos6Vos-0V+IV耗尽型P沟道2m+2VJFET+3V-VDSIDIDVos-OV耗尽型I沟道2VJFET31VDS4.3.5使用场效应管的注意事项1.从场效应管的结构上看，其源极和漏极是对称的，因此源极和漏极可以互换。但有些场效应管在制造时已将衬底引线与源极连在一起，这种场效应管的源极和漏极就不能互换了。2.场效应管各极间电压的极性应正确接入，结型场效应管的栅-源电压VGs的极
4.3.5 使用场效应管的注意事项 1．从场效应管的结构上看，其源极和漏极是对称的，因此源极和漏极可以互换。 但有些场效应管在制造时已将衬底引线与源极连在一起，这种场效应管的源极和 漏极就不能互换了。 2．场效应管各极间电压的极性应正确接入，结型场效应管的栅-源电压 vGS 的极