模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第9講 場效應管及其放大電路

1、第九講第九講 場效應管及其放大電路場效應管及其放大電路第九講第九講 場效應管及其放大電路場效應管及其放大電路一、場效應管一、場效應管二、場效應管放大電路靜態(tài)工作點二、場效應管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法的設(shè)置方法三、場效應管放大電路的動態(tài)分析三、場效應管放大電路的動態(tài)分析四、復合管四、復合管一、場效應管一、場效應管（以（以N溝道為例）溝道為例） 場效應管有三個極：源極（場效應管有三個極：源極（s）、柵極（、柵極（g）、漏極（）、漏極（d），），對應于晶體管的對應于晶體管的e、b、c；有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、；有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應于可變電阻區(qū)，對應于晶體晶體管

2、的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1. 結(jié)型場效應管結(jié)型場效應管導電導電溝道溝道源極源極柵極柵極漏極漏極符號符號結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖柵柵- -源電壓對導電溝道寬度的控制作用源電壓對導電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道最寬溝道變窄溝道變窄溝道消失溝道消失稱為夾斷稱為夾斷 uGS可以控制導電溝道的寬度。為什么可以控制導電溝道的寬度。為什么g-s必必須加負電壓？須加負電壓？UGS（off）漏漏- -源電壓對漏極電流的影響源電壓對漏極電流的影響uGSUGS（off）且不變且不變，VDD增大，增大，iD增大增大。預夾斷預夾斷uGDUGs（off）VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的增大

3、，幾乎全部用來克服溝道的電阻，的電阻，iD幾乎不變，進入恒流區(qū)，幾乎不變，進入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于uGS。場效應管工作在恒流區(qū)的條件是什么場效應管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGs（off）uGDUGs（off）常量DS)(GSDUufi夾斷夾斷電壓電壓漏極飽漏極飽和電流和電流轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性場效應管工作在恒流區(qū)，因而場效應管工作在恒流區(qū)，因而uGSUGS（off）且且uGDUGS（off）。2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流區(qū)時 為什么必須用轉(zhuǎn)移特性為什么必須用轉(zhuǎn)移特性描述描述uGS對對iD的控制作用？的控制作用？常量GS)(DSDUufig-s電壓控

4、電壓控制制d-s的等的等效電阻效電阻輸出特性輸出特性常量DSGSDmUuig預夾斷軌跡，預夾斷軌跡，uGDUGS（off）可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒恒流流區(qū)區(qū)iD幾乎僅決幾乎僅決定于定于uGS擊擊穿穿區(qū)區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓夾斷電壓IDSSiD 不同型號的管子不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同。將不同。低頻跨導：低頻跨導：2. 絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管 uGS增大，反型層（導電溝道）將變厚變長。當增大，反型層（導電溝道）將變厚變長。當反型層將兩個反型層將兩個N區(qū)相接時，形成導電溝道。區(qū)相接時，形成導電溝道。增強型管增強型管SiO2絕緣層絕緣層襯底襯底耗盡層耗

5、盡層空穴空穴高摻雜高摻雜反型層反型層大到一定大到一定值才開啟值才開啟增強型增強型MOS管管uDS對對iD的影響的影響 用場效應管組成放大電路時應使之工作在恒流區(qū)。用場效應管組成放大電路時應使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強型溝道增強型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？管工作在恒流區(qū)的條件是什么？ iD隨隨uDS的增的增大而增大，可大而增大，可變電阻區(qū)變電阻區(qū) uGDUGS（th）,預夾斷預夾斷 iD幾乎僅僅幾乎僅僅受控于受控于uGS，恒，恒流區(qū)流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷剛出現(xiàn)夾斷uDS的增大幾乎全部用的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻來克服夾斷區(qū)的電阻耗盡型耗盡型MOS管管 耗盡型耗盡型MOS管在管在 uGS0

6、、 uGS 0、 uGS 0時均可導時均可導通，且與結(jié)型場效應管不同，由于通，且與結(jié)型場效應管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在絕緣層的存在，在uGS0時仍保持時仍保持g-s間電阻非常大的特點。間電阻非常大的特點。加正離子加正離子小到一定小到一定值才夾斷值才夾斷uGS=0時就存在時就存在導電溝道導電溝道MOS管的特性管的特性1)增強型增強型MOS管管2)耗盡型耗盡型MOS管管開啟開啟電壓電壓夾斷夾斷電壓電壓DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2) 1(iUuIUuIi時的為式中在恒流區(qū)時，3. 場效應管的分類場效應管的分類工作在恒流區(qū)時工作在恒流區(qū)時g-s、d-s間的電壓極性間的電壓

7、極性)0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS極性任意，溝道極性任意，溝道耗盡型，溝道，溝道增強型絕緣柵型，溝道，溝道結(jié)型場效應管uuuuuuuuuuuuuGS=0可工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？可工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？ uGS0才工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？才工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？ uGS0才工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？才工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？ 二、場效應管靜態(tài)工作點的設(shè)置方法二、場效應管靜態(tài)工作點的設(shè)置方法 1. 基本共源放大電路基本共源放大電路 根據(jù)場效應管工作在恒流區(qū)的條件，在根據(jù)場效

8、應管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間間加極性合適的電源加極性合適的電源dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ) 1(RIVUUVIIVU2. 自給偏壓電路自給偏壓電路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSD)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正電源獲得負偏壓由正電源獲得負偏壓稱為自給偏壓稱為自給偏壓哪種場效應管能夠采用這種電路形式設(shè)置哪種場效應管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點？點？3. 分壓式偏置電路分壓式偏置電路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDOD) 1(UUII)(sd

9、DQDDDSQRRIVU為什么加為什么加Rg3?其數(shù)值應大些小些？其數(shù)值應大些小些？哪種場效應管能夠采用這種電路形式設(shè)置哪種場效應管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點？點？即典型的即典型的Q點穩(wěn)定電路點穩(wěn)定電路三、場效應管放大電路的動態(tài)分析三、場效應管放大電路的動態(tài)分析 1. 場效應管的交流等效模型場效應管的交流等效模型DSGSDmUuig近似分析時可認近似分析時可認為其為無窮大！為其為無窮大！根據(jù)根據(jù)iD的表達式或轉(zhuǎn)移特性可求得的表達式或轉(zhuǎn)移特性可求得gm。與晶體管的與晶體管的h參數(shù)等效模型類比：參數(shù)等效模型類比：2. 基本共源放大電路的動態(tài)分析基本共源放大電路的動態(tài)分析doidmgsddioRR

10、RRgURIUUAu若Rd=3k， Rg=5k， gm=2mS，則與共射電路比較。?uA3. 基本共漏放大電路的動態(tài)分析基本共漏放大電路的動態(tài)分析ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，gm=2mS，則?uA基本共漏放大電路輸出電阻的分析基本共漏放大電路輸出電阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR若Rs=3k，gm=2mS，則Ro=?四、四、復合管復合管復合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。復合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。21)1)(1 (211BE ii 不同類型的管子復合不同類型的管子復合后，其類型決定于后，其類型決定于T1管。管。目的：增大目的：增大，減小前級驅(qū)動電流，改變管子的類型。，減小前級驅(qū)動電流，改變管子的類型。討論一討論一判斷下列各