第3章：场效应管及其放大电路课件.ppt

第三章 场效应管及其放大电路,3.1 结型场效应管3.2 绝缘栅型场效应管3.3 场效应管放大电路,半导体三极管(场效应管）图片,半导体三极管图片,3.1 结型场效应管,场效应管称为单极型三极管，只有一种载流子参与导电。前面讲述的晶体管是双极型三极管，有两种载流子参与导电。,N,基底 ：N型半导体,两边是P区,G(栅极),S源极,D漏极,（1）、结构,1、 结型场效应管结构和类型:,导电沟道,N沟道结型场效应管,（2）、分类,P沟道结型场效应管,2、工作原理,（1）UDS=0时，改变UGS,UDD=0，UGS=0,此时导电沟道最宽,UDD=0，UGS加负电压,此时导电沟道随UGS所加负压的增大而变窄,UDD=0，UGS加负电压小于UGS（off）时,此时导电沟道完全被夹断,（2）UDS对导电沟道的影响,当UGS加负电压，UDS增加时，可以知道耗尽层形状不规则,导电沟道上端的耗尽层比下端的要宽,当UDS增加时，上端的要先预夹断，预夹断之后，电流iD就不随UDS的增加而增加了。,UDS继续增加时，夹断区域就越宽。,3、特性曲线,（1）输出特性,（2）转移特性,4、结型场效应管的主要参数,（1）直流参数夹断电压UGS（off）漏极饱和电流IDSS直流输入电阻RGS,（2）交流参数跨导gm极间电容（3）极限参数漏极最大允许耗散功率最大漏极电流栅源击穿电压漏源击穿电压,3.2 绝缘删型场效应管,1、分类,N沟道,P沟道,增强型,耗尽型,增强型,耗尽型,MOS,2、工作原理,P型基底,两个N区,SiO2绝缘层,金属铝,N沟道增强型,MOS=Metal Oxide Semiconductor,UGS=0时,对应截止区,UGS0时,感应出电子,UGS（th）称为阈值电压,UGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。,当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。,当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。,UDS增加，UGD=UGS（th）时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。,3、增强型N沟道MOS管的特性曲线,转移特性曲线,0,ID,UGS,UGS（th）,输出特性曲线,4、耗尽型MOS管,转移特性曲线,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,5、双极型和场效应型三极管的比较,双极型三极管 场效应三极管结构 NPN型 结型耗尽型 N沟道 P沟道 PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒置使用 D与S有的型号可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移输入量 电流输入 电压输入控制 电流控制电流源CCCS() 电压控制电流源VCCS(gm),双极型三极管 场效应三极管 噪声 较大 较小温度特性 受温度影响较大 较小，可有零温度系数点输入电阻 几十到几千欧姆 几兆欧姆以上静电影响 不受静电影响 易受静电影响集成工艺 不易大规模集成 适宜大规模和超大规模 集成,3.3 场效应管放大电路,(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。,(2) 动态：能为交流信号提供通路。,组成原则：,分析方法：,一、静态分析,1、自给偏压,（1）适用于结型和耗尽型场效应管,（2）RG为几兆欧，IG=0，所以UG=0,（3）UGS=UG-US= -ID*RS，即相当于UGS之间加负电压,结型场效应管的输出特性和转移特性,（4）静态分析,主要求解：IDQ，UGSQ，UDSQ,IDQ，UGSQ,UDSQ=VDD-IDQ(RS+RD),2、分压式偏置,（1）适合于各种类型场效应管。,USQ=IDQ*RS,UGSQ可能大于零，也可能小于零。如果大于零，则适合增强型场效应管，反之则适合耗尽型和结型。,（2）静态分析,IDQ,UGSQ,UDSQ=VDD-IDQ(RS+RD),例1 已知ED=20V，RD=RS=10K，R1=200k，R2=51k，RG=1M，IDSS=4mA，UGS（off）=-4V。试估算静态工作点。,解：,ID1=0.64mA,UGS1=-2.4VID2=1mA,UGS2=-6V,第2组解不合题意,3.3.2 场效应管的微变等效电路,3.3.3 场效应管放大电路,1、共源极放大电路,2、共漏极放大电路,3、共栅极放大电路,