场效应管放大电路(IV).ppt

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1、电子技术,第四章 场效应管,模拟电路部分,第四章 场效应管放大电路,4.1 结型场效应管,4.3 金属氧化物半导体场效应管,4.4 场效应管放大电路,场效应管与双极型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。,结型场效应管 JFET,绝缘栅型场效应管 MOSFET,场效应管有两种:,场效应管的种类,N,基底：N型半导体,两边是P区,G(栅极),S源极,D漏极,导电沟道,结型场效应管结构,N沟道结型场效应管,结型场效应管符号（1）,P沟道结型场效应管,结型场效应管符号（2）,UDS=0V时,PN结反偏，UGS越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。,结型场效应管工作原理,ID,UDS=0V时,

2、UGS越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。,但当UGS较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。,P,G,S,D,UDS,UGS,UDS=0时,UGS达到一定值时（夹断电压VP）,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,UGS0、UGDVP时耗尽区的形状,越靠近漏端，PN结反压越大,ID,UGSVp且UDS较大时UGDVP时耗尽区的形状,沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。,ID,UGSVp UGD=VP时,漏端的沟道被夹断，称为予夹断。,UDS增大则被夹断区向下延伸。,ID,UGSVp UGD=VP时,此时，电流ID由未被夹断区域

3、中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。,ID,饱和漏极电流,夹断电压,转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线,结型场效应管特性曲线（P沟道）,ID,U DS,恒流区,输出特性曲线,0,转移特性曲线,结型场效应管特性曲线（N沟道）,输出特性曲线,转移特性曲线,JFET转移特性方程（N沟道）,转移特性方程,结型场效应管的参数（1）,1.夹断电压VP,2.饱和漏电流IDSS,3.最大漏源电压V(BR)DS,4.最大栅源电压V(BR)GS,5.直流输入电阻RGS,6.最大耗散功率PDM,结型场效应管的参数（2）,7.低频跨导gm,8.输出电阻rd,1.栅源极间的电阻虽然可达107

4、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。,结型场效应管的缺点,P型基底,两个N区,SiO2绝缘层,导电沟道,金属铝,N沟道增强型,绝缘栅场效应管结构与符号,N 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,P 沟道增强型,P 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,以N 沟道增强型为例,UGS=0时,对应截止区,绝缘栅场效应管工作原理,UGS0时,感应出电子,VT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

5、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=VT 时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。,转移特性曲线,增强型N沟道MOS管的特性曲线,输出特性曲线,UGS0,耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。,转移特性曲线,耗尽型N沟道MOS管的特性曲线,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,各种场效应管的特性比较,(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：,场效应管放大电路,自偏压电路：,静态分析(1),缺点：不适用于增强型FE

6、T。,分压器式自偏压电路：,静态分析(2),跨导,漏极输出电阻,场效应管的微变等效电路,一、静态分析,求：UDS和 ID。,设：UGUGS,则：UGUS,而：IG=0,所以：,场效应管的共源极放大电路,二、动态分析,ro=RD=10k,一、静态分析,USUG,UDS=UDD-US=20-5=15V,场效应管的共漏极放大电路,二、动态分析,输入电阻 ri,输出电阻 ro,(1)场效应管放大器输入电阻很大。(2)场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=RD。(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,场效应管放大电路小结,了解场效应管的主要参数。,掌握场效应管的特性曲线。,熟悉场效应管的等效模型。,本章基本要求,熟悉场效应管的工作原理。,掌握共源和共漏电路的静态工作点和交流性能计算。,电子技术,第四章 结 束,模拟电路部分,