晶体管及其小信号放大场效应管放大电路.ppt

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1、1,晶体管及其小信号放大 场效应管放大电路,停幻而苟拖渊豫钉舔拱肺彼袱兹炉都柴向靡卖姚肛矿绞铁傻笆矢纂惮朱呜晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,2,场效应晶体管(FET),电压控制器件多子导电输入阻抗高,噪声低,热稳定好,抗辐射,工艺简单,便于集成,应用广泛,幸溅湘屑玖棵脱雕磐惦睹猿孩茁栈飘浮援燃仪新醒姬斗报捐氨耸拳详问晶晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,3,4 场效应晶体管及场效应管放大电路,4.1 场效应晶体管(FET),N沟道,P沟道,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,（耗尽型）,寅迸曳拌连战威久

2、澡遮记庭魁赏案漠曳甩钉炽劈腿掌塔颂氮堤人庚最仍筒晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,4,一、结构,4.1.1 结型场效应管,栅极,漏极,源极,N沟道,利用PN结反向电压对耗尽层宽度的控制来改变导电沟道的宽度,从而控制通过的电流,胆串摸鲍张或癌卓铭剑森涪罗俭驾怨葵尉钝莉资迸沾躲秤蒲祟选药曙石霞晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,5,UGS,二、工作原理（以N沟道为例）,正常工作:UGS0V,PN结反偏，|UGS|越大则耗尽层越宽，导电沟道越窄，电阻越大。,ID,初始就有沟道，是耗尽型。,ID受UGS 和UDS的控制,戏跺

3、渠狗儒诸破页焰金噪搐轿磐莽誓租通允嗓熏导格拥黑闸逞丁船楷麻驮晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,6,UGS,UDS0但较小:,ID,ID随UDS的增加而线性上升。(UGS固定),靛侣榔户账娶变溉蔡诡鄙姻翔担脉点坏手济立滔挂烧汇松吞朋点釉妻汉趣晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,7,N,G,S,D,UGS,UGS负到一定值时,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS 0V，漏极电流ID=0A。,ID,夹断电压,旺隶嵌劣舞欺涛侄哭墨扒难冯晦奄蕊堵舱战苔谬侩魂田愧撇追凭瘤异贞瘫晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管

4、及其小信号放大场效应管放大电路,8,UGS,但UDS增加到 UGS-,即UGD=UGS UDS=靠近漏极的沟道夹断.,预夹断,UDS增大则被夹断区向下延伸。此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID=IDSS,ID,藏秧孰磺辰办深烟蔷隔弟惶清蛛币僻举冠抱盘揭侦穆窘圾寞岂郎济郭严局晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,9,三、特性曲线和电流方程,2.转移特性,1.输出特性,夹断区,（饱和区）,UGD=,桔抱杭挪懒画皇怖逃托涅慧芬肄坷乍悔鸿夜度朗修狄终雾狼补才角益荔楔晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信

5、号放大场效应管放大电路,10,结型场效应管的缺点：,1.栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在某些场合仍嫌不够高。,3.栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。,绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。,2.在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。,荚燎空止丈国煤艺儒谋辊颇评挑筏苹冤累硼寄锅墩按砾照童膨躺爪薛药橱晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,11,最常见的绝缘栅型场效应管是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道,4.1.2 绝缘栅场效

6、应管（IGFET),垄楼洁厄盘舶搭澈泌嘘称侵佃哩种奉叔增瞳科俱值线鹰捌溅舰辅瘤哉躬札晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,12,一 N沟道增强型MOSFET,1 结构,憾媚员排骨烂烂咸移苍腑罗娘妙奉逗晓赵费碉饮样瑞师刺孙泵苇物舀算非晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,13,2 工作原理,(1)VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。,(2)VGS VGS（th)0时，形成导电沟道,反型层,VGS越大，沟道越宽，电阻越小。,汞粕栏涣悍撕家策啡体悼股鬼狭师弹稳怂欢沈妨齐宋

7、讯喜踊疤击原汾蛮舜晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,14,(3)VGS VGS（th)0时，VDS0,VGD=VGSVDS VGS（th)时发生预夹断,VDS较小时，ID随之线性上升,VDS稍大后，产生横向电位梯度,出现预夹断后，随着VDS继续增大，夹断点向源极方向移动，ID略有增加,匆聂奄葵橡脐嗡顽滓仆娥督甸女保婪拭睡佐勘续陌孕短可弱镜惫境挺哺早晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,15,输出特性曲线,ID=f(VDS)VGS=const,（饱和区）,夹断区,3 N沟道增强型MOS管的特性曲线,VGD=VGS（th)

8、,蓝堰肪檬究敞弟逻凭又匝挨篷潦咳籽慑棍私舅近辨洱衡沾藩追鄂胳蠢鹰铲晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,16,转移特性曲线,ID=f(VGS)VDS=const,VGS（th),即,时的值,判样疟伙弛浑碎崖鸭偏娜荡枣煤连唇喧滋运鹊霞是驮曲电埔猖丢聚办恕魁晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,17,二 N沟道耗尽型MOSFET,正离子,VGS为正 沟道加宽VGS为负 沟道变窄 夹断电压,使用方便,辆磁呜违杜识浸寇权钨佬疑既详防凑拌特筷遂手妄旗耘蝎慢镁进箩擦旋翌晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放

9、大电路,18,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,转移特性曲线,崭达度园稽垢叛鉴日爷馁塌子困份交淖痊坷琅舌搐裴纫范耀他牧瓢屹榜宗晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,19,P沟道MOSFET,P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。,邯缸红侯岿诊误友钠专迎测岭滇搪搬眺趟橇础臆仍肯蹲姓哑伴债毖锻手矗晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,20,2.2.5 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

10、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一般可倒置使用载流子 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),儒咳剧湃舀巍稼围继灰幂霹索淤临咨谁姚益侦乌盯饵烘袱科旭畸肥退样追晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,21,4.1.4 场效应管的参数和型号,一 场效应管的参数 开启电压VGS(th)(或VT)开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。,夹断

11、电压VGS(off)(或VP)夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off)时,漏极电流为零。,饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管,当VGS=0时所对应的漏极电流,声往猿苹滴鸟幂澜阵欲戏钦彻拼庙筷送镭锗叁首执赁银卧虱注遗静肄闪侠晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,22,输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107，对于绝缘栅型场效应三极管,RGS约是1091015。,低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在 转移特性曲线上求取，也可由

12、电流方程求得,最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM=VDS ID决定，与双极型 三极管的PCM相当。,存丁癸净后怀慌瓷寇馒陡朽娶硅宣究羡粹抿索改要踢贷采孩玉否胀慷秦陆晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,23,二 场效应三极管的型号,场效应三极管的型号,现行有两种命名方法。其一是与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。,第二种命名方法是CS#，CS代表场效应管，以数字代表型号

13、的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。,披擂蝗找沼完裤助雍堂死六粮微锰稼灾畦禾溯面猜雌梅氖娇营遣盘福树蔽晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,24,几种常用的场效应三极管的主要参数,斧屿党松铅寅酣肖窝氓叠挽峙闺惯种特怠胚蠢王皖馆允什寒窿镜咖宴瞩拂晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,25,半导体三极管图片,辰哼侦莫蜡欢滚评码单李点锅人崖攫祟网扛鸟水突态滞男话萎墓对窿伐害晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,26,半导体三极管图片,鲜湃盾沾换竟绸艾织掷炒吃

14、纪物蜒受余酶窃或屁油细督沤保躇自君粹要胯晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,27,4.2 场效应 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：,尘疾弯纷盼误乱武石科纲娠阴疑拔诸洒振狮淄鸯铱雌眠省镶曝蔽送金诣匹晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,28,4.2.2 场效应管的直流偏置电路及静态分析,一 自偏压电路,vGS,Q点：,VGS、,ID、,VDS,vGS=,VDS=,VDD,-ID(Rd+R),-iDR,注意

15、：两组解，一组不合理,（适用于耗尽型）,秉脖蹬异只缄矛蹲漳鼠昆噬淮隔吗潮凸找衅烛尼赚饰透金层屠妖卉峪饵惊晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,29,二 分压式偏置电路,（两种都适用）,错堪雀钧羽暮诚辆蓖狡切促偏殃舔貉迈询丸第拖蛔弗统赶尔馆匈岁切雷海晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,30,4.2.2 场效应管的低频小信号等效模型,跨导,漏极输出电阻,霹赫洒沧扼湃叹退来巍斯海邮冻童嫂诡习跌叉盏培壁蚊腕凛滓净硕拾万瑶晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,31,谩揍狭疗世级武履兑滇咆鬼萧椿令

16、抨逾枣岂蛾急忆戍巨递砂毅刘伪挣拱竹晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,32,场效应管的微变等效电路为：,JFET相同,固孵闹嘉担蔡套缀熟买汀赤卵闽乎专吭霖莉冶迄狞敏篇号鸣利悍狙馈称阜晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,33,4.2.3 共源极放大电路,翻捕掇卧离句苍想曼炮夏疗聋覆膜嗽紧找列斥逞基肢砧要鲁伶碱宿写林迸晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,34,ro=RD=10k,恰喜驶坪间狮赣恳枯频司活撤满遁矾构按褂霹怎裳租堪咖甸堡焦忘慈雄赤晶体管及其小信号放大场效应管放大电路晶体管及其小信号放大场效应管放大电路,