MOS管-传输特性曲线的细微之处

今年在杭州过年，新年这几天，大部分时间都在看电视，但是无论怎么看，感觉都不香，于是爬起来看会儿书，舒服的感觉回来了。果真还是“学习让我快乐，进步让我安全”！

咱继续盘MOS管。

   

一个选择题

   

   

照例，先抛出一个选择题：如下两幅图所示，两组Id-Vgs传输特性曲线分别对应哪个管子？图1对应（  ），图2对应（  ）

A：BJT；

B：N沟道-增强型-MOS管；

C：N沟道-耗尽型-MOS管；

D：N沟道-JFET；

提示1：忽略3个差异点：①忽略Id的大小（不用管0.3A还是5A，不重要）；②忽略传输特性曲线的弧度及斜率（不是今天讨论的重点）；③忽略Vds的数值（不用管是15V，还是5V，不重要）。

提示2：注意过零点。

在这里，二火可以拍着胸脯讲：这个问题你在网上很难搜得到。估计有一部分工程师（可能是多数）不知道两者的区别及其代表的含义，即便是已经给出了提示。

   

FET的传输特性曲线

   

   

想要弄清楚上面的问题，我们首先得知道场效应管的传输特性曲线是什么。

场效应管（FET）的栅极输入端基本没有电流，如此也没有必要研究输入电压与电流的关系，所以我们很少讨论FET的输入特性。但是FET是压控型器件，可以通过栅-源电压Vgs来控制漏极电流Id，所以就有了转移特性：

前提：漏-源电压Vds保持一个固定值。这个数值，不同厂家不同型号在定义转移特性曲线时，可能不同。

以Nexperia的PMX100UNE（MOS管-N沟道-增强型）为例，如下图所示，Vds=5V。而上面问题中给出的图2，Vds=15V。

值得一提的是：上图提供的Id-Vgs传输特性曲线和上面问题中给出的曲线都不一样。你再考虑下是为什么？

   

寻找差异

   

   

说完传输特性曲线，我们再看看问题中图片的差异点。

如上图绿色箭头所指，图1中在Vgs=0V时，Id=0.21A；在Vgs>0V时，Id继续增大；图2中在Vgs=0V时，Id=5A；没有Vgs>0V的情况。

根据题目提示，忽略Id的大小差异和曲线弧度。那就剩下：

①图1在Vgs>0时，Id继续增大；

②图2在Vgs>0时，没有Id的数值。

为什么图2中没有展现Vgs>0的情况？是原本就是没有，还是省略了？如果不知道，请继续往下看。

   

3种传输特性曲线

   

   

图3，Vgs都是正值，给出的是N沟道-增强型-MOS管的传输特性曲线。而我们知道，MOS管不光有增强型，还有耗尽型。

图1，Vgs一部分是负值，一部分是正值，给出的就是N沟道-耗尽型-MOS管的传输特性曲线。

图2，Vgs都是负值，给出的是N沟道-JFET（结型场效应管）的传输特性曲线。尤其要说明下，JFET的Vgs不能为正，必须为负电压。

这样描述可能不直观。我们看下N沟道-JFET的构造，如下图所示，栅极和源极之间就是一个耗尽层（PN结）。如果给栅-源之间Vgs加上正电压，PN结正偏，栅-源极会直接导通，根本起不到控制作用。所以，N-JFET的Vgs必须为负电压。

   

公布答案

   

   

图1对应的是选项C，是N沟道-耗尽型-MOS管的转移特性，图2对应的是选项D，是N沟道-JFET的转移特性。耗尽型NMOS的Vgs可以大于0，但N-JFET的Vgs只能为负电压。

图2中没有展现Vgs>0的情况，不是省略，而是因为Vgs不允许大于0，这是区分N沟道耗尽型MOS和N沟道JFET的关键点。

   

总  结

   

   

先聊到这里，现在梳理下今天讨论的内容：