場效應(yīng)管及其放大電路

1、第四章 場效應(yīng)管及其放大電路1. 場效應(yīng)管根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為哪兩大類？場效應(yīng)管根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為哪兩大類？2. 何謂耗盡型？何謂增強(qiáng)型？何謂耗盡型？何謂增強(qiáng)型？VP夾斷電壓和夾斷電壓和VT開啟電壓開啟電壓分別是何種類型場效應(yīng)管的重要參數(shù)之一？分別是何種類型場效應(yīng)管的重要參數(shù)之一？3. 場效應(yīng)管有哪三個電極？和場效應(yīng)管有哪三個電極？和BJT管如何對應(yīng)？管如何對應(yīng)？4. 場效應(yīng)管的兩個電壓場效應(yīng)管的兩個電壓VGS和和VDS分別起何主要作用？分別起何主要作用？5. 場效應(yīng)管輸出特性曲線分為哪幾個區(qū)？作放大時工作場效應(yīng)管輸出特性曲線分為哪幾個區(qū)？作放大時工作在哪個區(qū)？為什么？在哪個區(qū)？為什么？6. 場效應(yīng)

2、管是雙極型場效應(yīng)管是雙極型 ？單極型？電壓控制器件還是電流？單極型？電壓控制器件還是電流控制器件？它的輸入電阻如何？（與控制器件？它的輸入電阻如何？（與BJT對比）對比）7. 根據(jù)場效應(yīng)管特點(diǎn)作放大時，應(yīng)如何合理設(shè)置根據(jù)場效應(yīng)管特點(diǎn)作放大時，應(yīng)如何合理設(shè)置Q點(diǎn)？點(diǎn)？場效應(yīng)管是電壓控制器件。場效應(yīng)管是電壓控制器件。它具有輸入阻抗高，噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。它具有輸入阻抗高，噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。 本章是本課程的難點(diǎn)，但不是本課程的重點(diǎn)。本章是本課程的難點(diǎn)，但不是本課程的重點(diǎn)。 由于學(xué)時數(shù)少，又因?yàn)閳鲂?yīng)管放大電路與由于學(xué)時數(shù)少，又因?yàn)閳鲂?yīng)管放大電路與三極管放大電路有許多相同之處，所以，本章學(xué)三極管放大電路有許多

3、相同之處，所以，本章學(xué)習(xí)采用對比學(xué)習(xí)法，即將場效應(yīng)管與三極管放大習(xí)采用對比學(xué)習(xí)法，即將場效應(yīng)管與三極管放大電路比較，了解相同點(diǎn)，掌握不同點(diǎn)。電路比較，了解相同點(diǎn)，掌握不同點(diǎn)。三極管特點(diǎn)三極管特點(diǎn)電流控制器件（基極電流控制晶體管導(dǎo)電能力）電流控制器件（基極電流控制晶體管導(dǎo)電能力）輸入阻抗不高輸入阻抗不高雙極型器件（兩種載流子：多子少子參與導(dǎo)電）雙極型器件（兩種載流子：多子少子參與導(dǎo)電）噪聲高噪聲高場效應(yīng)管特點(diǎn)場效應(yīng)管特點(diǎn)電壓控制器件（用電壓產(chǎn)生電場來控制器件電壓控制器件（用電壓產(chǎn)生電場來控制器件的導(dǎo)電能力）故稱為的導(dǎo)電能力）故稱為Field Effect Transistor輸入阻抗極高輸入阻抗

4、極高單極型器件（一種載流子：多子參與導(dǎo)電）單極型器件（一種載流子：多子參與導(dǎo)電）噪聲小噪聲小缺點(diǎn)速度慢缺點(diǎn)速度慢oiRRA、Q、圖解法，估算法，微變等效電路法圖解法，估算法，微變等效電路法三極管三極管場效應(yīng)管場效應(yīng)管三極管放大器三極管放大器場效應(yīng)管放大器場效應(yīng)管放大器分析方法分析方法分析方法分析方法場效應(yīng)三極管（場效應(yīng)三極管（FET）只有一種載流子參與導(dǎo)電，且利用電場效應(yīng)來控制只有一種載流子參與導(dǎo)電，且利用電場效應(yīng)來控制電流的三極管，稱為電流的三極管，稱為場效應(yīng)管場效應(yīng)管，也稱，也稱單極型三極管。單極型三極管。場效應(yīng)管分類場效應(yīng)管分類結(jié)型場效應(yīng)管（結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）絕緣柵場效應(yīng)管（絕緣柵

5、場效應(yīng)管（MOSFET）特點(diǎn)特點(diǎn)單極型器件單極型器件( (一種載流子導(dǎo)電一種載流子導(dǎo)電) )； 輸入電阻高；（輸入電阻高；（1071015 ）工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、噪聲低、成本低等。噪聲低、成本低等。N溝道（相當(dāng)于溝道（相當(dāng)于NPN）P溝道（相當(dāng)于溝道（相當(dāng)于PNP）增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型N溝道（溝道（NPN）P 溝道溝道 （PNP）N溝道（溝道（NPN）P溝道溝道 （PNP）（耗盡型）（耗盡型）FET 場效應(yīng)管場效應(yīng)管JFET結(jié)型結(jié)型MOSFET絕緣柵型絕緣柵型FET分類：分類：DSGN符符號號結(jié)型場效應(yīng)管（結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）一、結(jié)構(gòu)一、

6、結(jié)構(gòu)圖圖N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N型型溝溝道道N型硅棒型硅棒柵極柵極源極源極漏極漏極P+P+P 型區(qū)型區(qū)耗盡層耗盡層( (PN 結(jié)結(jié)) )在漏極和源極之間加在漏極和源極之間加上一個正向電壓，上一個正向電壓，N 型半型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電。以導(dǎo)電。導(dǎo)電溝道是導(dǎo)電溝道是 N 型的，型的，稱稱 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管。P 溝道場效應(yīng)管溝道場效應(yīng)管圖圖 P溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N+N+P型型溝溝道道GSD P 溝道場效應(yīng)管是在溝道場效應(yīng)管是在 P 型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的的 N 型區(qū)型區(qū)(

7、 (N+) )，導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道為為 P 型型，多數(shù)載流子為空，多數(shù)載流子為空穴。穴。符號符號GDSN溝道溝道MOSFET耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道絕緣柵型場效應(yīng)管的類別絕緣柵型場效應(yīng)管的類別 4.3 4.3 絕緣柵型場效應(yīng)管（絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFETMOSFET） 結(jié)型場效應(yīng)管的輸入電阻雖然可達(dá)結(jié)型場效應(yīng)管的輸入電阻雖然可達(dá)106109 ，在使用，在使用中若要求輸入電阻更高，仍不能滿足要求。絕緣柵型場效應(yīng)中若要求輸入電阻更高，仍不能滿足要求。絕緣柵型場效應(yīng)管又稱為金屬管又稱為金屬-氧化物氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管（半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）具有更高）具有更高

8、輸入電阻，可高達(dá)輸入電阻，可高達(dá)1015 。且有制造工藝簡單、適于集成等。且有制造工藝簡單、適于集成等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管在管在vGS=0時，無導(dǎo)電溝道。時，無導(dǎo)電溝道。耗盡型耗盡型MOS管在管在vGS=0時，已有導(dǎo)電溝道存在。時，已有導(dǎo)電溝道存在。PN+SGDN+以以P型半導(dǎo)體作襯底型半導(dǎo)體作襯底形成兩個形成兩個PN結(jié)結(jié)SiO2保護(hù)層保護(hù)層Al金屬電極金屬電極從襯底引出電極從襯底引出電極兩邊擴(kuò)散兩個兩邊擴(kuò)散兩個高濃度的高濃度的N區(qū)區(qū)Al金屬電極金屬電極Al金屬電極金屬電極N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFETPN+SGDN+半導(dǎo)體半導(dǎo)體Semiconductor氧化物氧化物Oxid

9、e金屬金屬M(fèi)etal表示符號表示符號GSDMOSFETNP+SGDP+P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表示符號表示符號GSDPN+SGDN+ N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理的工作原理GSvDSv+ 與與JFET相似，相似，MOSFET的工作原的工作原理同樣表現(xiàn)在：理同樣表現(xiàn)在：柵壓柵壓vGS對溝道導(dǎo)對溝道導(dǎo)電能力的控制，電能力的控制，漏源電壓漏源電壓vDS對漏對漏極電流的影響。極電流的影響。PN+SGDN+ N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理的工作原理GSvDSv+(1) vGS對溝道的控制作用對溝道的控制作用 當(dāng)當(dāng)vGS=0時，時，漏源極間是兩個背靠漏源

10、極間是兩個背靠背的背的PN結(jié)，無論漏源結(jié)，無論漏源極間如何施加電壓，極間如何施加電壓，總有一個總有一個PN結(jié)處于反結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏偏狀態(tài)，漏-源極間沒源極間沒有導(dǎo)電溝道，將不會有導(dǎo)電溝道，將不會有漏電流出現(xiàn)有漏電流出現(xiàn)iD0。 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理的工作原理vDS= 0vGS增加，作用于半導(dǎo)增加，作用于半導(dǎo)體表面的電場就越強(qiáng)，體表面的電場就越強(qiáng)，吸引到吸引到P襯底表面的電襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。越厚，溝道電阻越小。PN+SGDN+GSvDSv+開始形成溝道時的柵開始形成溝道時的柵源極電壓稱為源極電壓稱為開啟電開啟電壓，用壓，

11、用VT表示表示。 導(dǎo)電溝道增厚導(dǎo)電溝道增厚溝道電阻減小溝道電阻減小PN+SGDN+ N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理的工作原理GSvDSv+(1) vGS對溝道的控制作用對溝道的控制作用, vDS=0當(dāng)當(dāng)vGSVT時，電場增強(qiáng)時，電場增強(qiáng)將將P襯底的電子吸引到表襯底的電子吸引到表面，這些電子在柵極附面，這些電子在柵極附近的近的P襯底表面便形成一襯底表面便形成一個個N型薄層，稱為型薄層，稱為反型層反型層形成導(dǎo)電溝道形成導(dǎo)電溝道出現(xiàn)反型層出現(xiàn)反型層且與兩個且與兩個N+區(qū)相連通，區(qū)相連通，在漏源極間形成在漏源極間形成N型導(dǎo)電型導(dǎo)電溝道溝道。 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理的

12、工作原理綜上所述：綜上所述：N溝道溝道MOS管在管在vGSVT時，時，不能形成導(dǎo)電溝道，管子不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。處于截止?fàn)顟B(tài)。這種必須在這種必須在vGSVT時才能形時才能形成導(dǎo)電溝道的成導(dǎo)電溝道的MOS管稱為管稱為增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管管。只有當(dāng)只有當(dāng)vGSVT時，方能形成時，方能形成溝道。溝道。PN+SGDN+GSvDSv+溝道形成以后，在漏溝道形成以后，在漏-源極源極間加上正向電壓間加上正向電壓vDS，就有，就有漏極電流產(chǎn)生。漏極電流產(chǎn)生。MOS管的伏安特性用管的伏安特性用輸出特性輸出特性和和轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性描述描述 MOSFET的特性曲線的特性曲線輸出特性輸出特性 CvDS

13、DGS)|f(vi轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 CvSDS)|f(vi DG輸出特性輸出特性當(dāng)柵源電壓當(dāng)柵源電壓|vGS|=C為常量時，漏極電流為常量時，漏極電流iD與漏源電壓與漏源電壓vDS之之間的關(guān)系。間的關(guān)系。與與BJT類似，輸出特性曲線也分為類似，輸出特性曲線也分為可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)、飽和區(qū)飽和區(qū)、截止區(qū)截止區(qū)和和擊擊穿區(qū)穿區(qū)幾部分。幾部分。DiGSvDSvGi+輸出特性輸出特性TGSVv TGSVv MOSFET的特性曲線的特性曲線CvDSDGS)|f(vi24061020mA/DiVDS/vTGSDSVvv 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)0VGS/vVV2T VVv

14、2TGS 24061020mA/DiVDS/vTGSDSVvv 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線Vv3GS Vv4GS V3V4mA/DiVv10DS 輸出特性曲線輸出特性曲線 MOSFET的特性曲線的特性曲線 耗盡型耗盡型NMOS管管 1). 耗盡型耗盡型NMOS管結(jié)構(gòu)示意圖管結(jié)構(gòu)示意圖sgdN+N+ SiO2 Alb耗盡層耗盡層（導(dǎo)電溝道）（導(dǎo)電溝道）反型層反型層P耗盡型耗盡型NMOS管管在在vGS=0時，漏源極間時，漏源極間已有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生，已有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生，通過施加負(fù)的柵源電通過施加負(fù)的柵源電壓（夾斷電壓）使溝壓（夾斷電壓）使溝道消失，而道消失，而增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS管管在在vGSVT時時才出

15、現(xiàn)導(dǎo)電溝道。才出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。 耗盡型耗盡型NMOS管管 1). 耗盡型耗盡型NMOS管結(jié)構(gòu)示意圖管結(jié)構(gòu)示意圖sgdN+N+ SiO2 Alb耗盡層耗盡層（導(dǎo)電溝道）（導(dǎo)電溝道）反型層反型層PN溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管管符號符號 P溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管管符號符號 GSDGSD 耗盡型耗盡型MOS管管 sgdN+N+ SiO2 Alb耗盡層耗盡層（導(dǎo)電溝道）（導(dǎo)電溝道）反型層反型層PN溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管管當(dāng)當(dāng)vGS為負(fù)時，溝道變窄，為負(fù)時，溝道變窄，溝道電阻變大，溝道電阻變大，iD減小。減小。當(dāng)當(dāng)vGS負(fù)向增加到某一數(shù)負(fù)向增加到某一數(shù)值時，導(dǎo)電溝道消失，值時，導(dǎo)電溝道消失，i

16、D趨于零，管子截止；趨于零，管子截止；使溝道消失時的柵源電使溝道消失時的柵源電壓稱為壓稱為夾斷電壓，用夾斷電壓，用VP表示。表示。2). 耗盡型耗盡型MOS管原理管原理耗盡型耗盡型MOS管管 在飽和區(qū)內(nèi)，耗盡型在飽和區(qū)內(nèi)，耗盡型MOS管的電流方程與結(jié)型場效應(yīng)管的電管的電流方程與結(jié)型場效應(yīng)管的電流方程相同，即流方程相同，即 3). 耗盡型耗盡型MOS管電流方程（管電流方程（增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSMOS管見書管見書）2PGSDSSDVv1Ii PGSVv 場效應(yīng)管與三極管的性能比較場效應(yīng)管與三極管的性能比較 1場效應(yīng)管的源極場效應(yīng)管的源極s、柵極、柵極g、漏極、漏極d分別對應(yīng)于三極管分別對應(yīng)于三極管的

17、發(fā)射極的發(fā)射極e、基極、基極b、集電極、集電極c，它們的作用相似。，它們的作用相似。 2場效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由場效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由vGS控制控制iD，其跨導(dǎo)，其跨導(dǎo)gm一般較小，因此場效應(yīng)管的放大能力較差；三極管是一般較小，因此場效應(yīng)管的放大能力較差；三極管是電流控制電流器件，由電流控制電流器件，由iB控制控制iC。3場效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。因此場效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。因此場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流；而三極管工作時基極總要場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流；而三極管工作時基極總要吸取一定的電流。吸取一定的電流。 場效應(yīng)管與三極管的性能比較場效應(yīng)管與三極管的

18、性能比較 4場效應(yīng)管場效應(yīng)管多子參與導(dǎo)電；三極管有多子和少子兩種多子參與導(dǎo)電；三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電；所以場效應(yīng)管比三極管的噪聲小，在低載流子參與導(dǎo)電；所以場效應(yīng)管比三極管的噪聲小，在低噪聲放大電路的輸入級應(yīng)選用場效應(yīng)管。噪聲放大電路的輸入級應(yīng)選用場效應(yīng)管。5場效應(yīng)管源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大；場效應(yīng)管源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大；而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時，其特性差異很大，而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時，其特性差異很大，b b值將減小很多。值將減小很多。6場效應(yīng)管制造工藝簡單，且具有功耗低等優(yōu)點(diǎn)；因而場場效應(yīng)管制造工藝簡單，且具有功耗低等優(yōu)點(diǎn)；

19、因而場效應(yīng)管易于集成，被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路效應(yīng)管易于集成，被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。中。DSGN符符號號結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)圖圖N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N型型溝溝道道N型硅棒型硅棒柵極柵極源極源極漏極漏極P+P+P 型區(qū)型區(qū)耗盡層耗盡層( (PN 結(jié)結(jié)) )在漏極和源極之間加在漏極和源極之間加上一個正向電壓，上一個正向電壓，N 型半型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電。以導(dǎo)電。導(dǎo)電溝道是導(dǎo)電溝道是 N 型的，型的，稱稱 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管。P 溝道場效應(yīng)管溝道場效應(yīng)管圖圖 P溝道結(jié)型場效應(yīng)

20、管結(jié)構(gòu)圖溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N+N+P型型溝溝道道GSD P 溝道場效應(yīng)管是在溝道場效應(yīng)管是在 P 型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的的 N 型區(qū)型區(qū)( (N+) )，導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道為為 P 型型，多數(shù)載流子為空，多數(shù)載流子為空穴。穴。符號符號GDSMOSFET符號符號增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型N溝道溝道GSDP溝道溝道GSDGSDGSDJFET符號符號dgsdgs耗盡型耗盡型 場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài) 場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路 根據(jù)場效應(yīng)管在放大電路中的連接方式，場效應(yīng)管放大根據(jù)場效應(yīng)管在放大電路中的連接方式，場效應(yīng)管放大電路分為三種組態(tài)：共

21、源極電路、共柵極電路和共漏極電路電路分為三種組態(tài)：共源極電路、共柵極電路和共漏極電路共源極電路（對應(yīng)共射電路）：共源極電路（對應(yīng)共射電路）：柵極是輸入端，漏極是輸出端，源極是輸入輸出的公共電極。柵極是輸入端，漏極是輸出端，源極是輸入輸出的公共電極。共柵極電路（對應(yīng)共基電路）共柵極電路（對應(yīng)共基電路） ：源極是輸入端，漏極是輸出端，柵極是輸入輸出的公共電極。源極是輸入端，漏極是輸出端，柵極是輸入輸出的公共電極。共漏極電路（對應(yīng)共集電極電路）共漏極電路（對應(yīng)共集電極電路） ：柵極是輸入端，源極是輸出端，漏極是輸入輸出的公共電極。柵極是輸入端，源極是輸出端，漏極是輸入輸出的公共電極。 根據(jù)前面講的場

22、效應(yīng)管的根據(jù)前面講的場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和工作原理工作原理，和雙，和雙極性三極管比較可知，場效應(yīng)管極性三極管比較可知，場效應(yīng)管具有放大作用具有放大作用。 場效應(yīng)管的三個極和雙極性三極管的三個極存在場效應(yīng)管的三個極和雙極性三極管的三個極存在著著對應(yīng)關(guān)系對應(yīng)關(guān)系即：即：G(柵極柵極)b(基極基極) S(源極源極)e(發(fā)射極發(fā)射極) D(漏極漏極)c(集電極集電極) 所以根據(jù)雙極性三極管放大電路，可組成相應(yīng)的所以根據(jù)雙極性三極管放大電路，可組成相應(yīng)的場效應(yīng)管放大電路。場效應(yīng)管放大電路。IDGRDSBUDSUGS輸輸入入輸輸出出共源組態(tài)：共源組態(tài)：輸入：輸入：GS輸出：輸出：DS三種工作組態(tài)三種工作組

23、態(tài)以以NMOS（E）為例：）為例：GRDDBUDSUGS輸輸入入輸輸出出共漏組態(tài)：共漏組態(tài)：輸入：輸入：GD輸出：輸出：SDIDGRDSBUDS輸輸入入輸輸出出共柵組態(tài)：共柵組態(tài)：輸入：輸入：SG輸出：輸出：DGID(1) 靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工作靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場效應(yīng)管的偏置電路相對在恒流區(qū)，場效應(yīng)管的偏置電路相對簡單。簡單。 (2) 動態(tài)：能為交流信號提供通路。動態(tài)：能為交流信號提供通路。組成原則：組成原則：靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 估算法、圖解法。估算法、圖解法。動態(tài)分析：動態(tài)分析： 微變等效電路法。微變等效電路法。分析方法：分析方法： 但由于兩

24、種放大器件但由于兩種放大器件各自的特點(diǎn)各自的特點(diǎn)，故不能將雙極，故不能將雙極性三極管放大電路的三極管簡單地用場效應(yīng)管取代，性三極管放大電路的三極管簡單地用場效應(yīng)管取代，組成場效應(yīng)管放大電路。組成場效應(yīng)管放大電路。 雙極性三極管是雙極性三極管是電流控制器件電流控制器件，組成放大電路時，組成放大電路時，應(yīng)給雙極性三極管應(yīng)給雙極性三極管設(shè)置偏置偏流設(shè)置偏置偏流。 而場效應(yīng)管是而場效應(yīng)管是電壓控制器件電壓控制器件，故組成放大電路時，故組成放大電路時，應(yīng)給場效應(yīng)管應(yīng)給場效應(yīng)管設(shè)置偏置偏壓設(shè)置偏置偏壓：，保證放大電路具有合適的工作保證放大電路具有合適的工作點(diǎn)，避免輸出波形產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真點(diǎn)，避免輸出波

25、形產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真。4.5.1 靜態(tài)工作點(diǎn)與偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)與偏置電路 由于場效應(yīng)管種類較多，故采用的偏置電路，由于場效應(yīng)管種類較多，故采用的偏置電路，其其電壓極性電壓極性必須考慮。必須考慮。以以N溝道為例：溝道為例： N溝道的結(jié)型場效應(yīng)管只能工作在溝道的結(jié)型場效應(yīng)管只能工作在UGS0，而耗盡型工作在而耗盡型工作在UGS 0UGSQ = 0UGSQ 0RL+VDDRDC2CS+uo C1+ui RG2RSGSDRG1RG3 該電路產(chǎn)生的該電路產(chǎn)生的柵源電壓可正可負(fù)柵源電壓可正可負(fù)，所以適用于，所以適用于所有的場效應(yīng)管電路。所有的場效應(yīng)管電路。例例 1 耗盡型耗盡型 N 溝道溝道 MOS

26、管，管，RG = 1 M ， RS = 2 k ，RD= 12 k ，VDD = 20 V。 IDSS = 4 mA，UGS( (off) ) = 4 V，求，求 iD 和和 uO 。2GS(off)GSDSSD)1(UuIi iG = 0 uGS = iDRS2DD)421(4 iiRDGDSRGRSiD+uO+VDD045D2D iiiD1= 4 mAiD2= 1 mAuGS = 8 V1 時，vA1。共漏放大電路比較共源和共漏組態(tài)放大電路的電壓放大倍數(shù)公比較共源和共漏組態(tài)放大電路的電壓放大倍數(shù)公式，分子都是式，分子都是gmRL，分母對共源放大電路是，分母對共源放大電路是1，對共漏放大電路

27、是對共漏放大電路是(1+ gmRL)。共漏放大電路的微變等效電路輸入電阻輸入電阻)/(g2g1giRRRR共漏放大電路 輸出電阻輸出電阻 計(jì)算輸出電阻的計(jì)算輸出電阻的原則與其它組態(tài)相同原則與其它組態(tài)相同，將將微變等效電路改畫為圖改畫為圖03.35。圖03.35 求輸出電阻的微變等效電路mmmdsdsmdsooogsomdsogsmdsoo1/1)/(1/)/1/(/,)/1/(/)/(gRRgRgrRrRgrRIVRVVgrRVVgrRVI交流參數(shù)歸納如下電壓放大倍數(shù)LmLmio1RgRgVVAvmmdsooo1/)/1/(/gRgrRIVR輸出電阻輸入電阻Ri=Rg+(Rg1/Rg2)4.5

28、.5 4.5.5 共柵組態(tài)基本放大電路共柵組態(tài)基本放大電路 共柵組態(tài)共柵組態(tài)放大電路如圖放大電路如圖03.3603.36所示，其所示，其微變等效電路微變等效電路如圖如圖03.3703.37所示。所示。 圖 03.36共柵組態(tài)放大電路 圖 03.37 微變等效電路(1)(1)直流分析直流分析 與共源組態(tài)放大電路相同。與共源組態(tài)放大電路相同。LmLdmgsLdgsmio)/()/(RgRRgVRRVgVVAv 圖 03.36共柵組態(tài)放大電路 圖 03.37 微變等效電路(2)(2)交流分析交流分析電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸入電阻mmgsmgsgsiii1/11gRgRVgRVVIVR1)/

29、()/1 ()/1 (mmmgRRgRgR 輸出電阻輸出電阻 RoRd交流參數(shù)歸納如下電壓放大倍數(shù).LmLdmgsLdgsmio)/()/(RgRRgVRRVgVVAv輸入電阻mmgsmgsgsiii1/11gRgRVgRVVIVR輸出電阻 RoRd4.5.6 4.5.6 三種基本放大電路的性能比較三種基本放大電路的性能比較組態(tài)對應(yīng)關(guān)系：組態(tài)對應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRR b b)/)(1()/()1(LebeLeRRrRRb bb b beLc)/(rRR b bCE：CC：CB：)/(LdmRRg )/(1)/(LmLmR

30、RgRRg )/(LdmRRgCS：CD：CG：beb/rR輸出電阻：輸出電阻：cR )/)(1(/LebebRRrRb b b b 1)/(/bebserRRRb b 1/beerRcRBJTFET輸入電阻：輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：)/(g2g1g3RRR m1/gR)/(g2g1g3RRR CE：CC：CB：CS：CD：CG：dRm1/gRdR場效應(yīng)管放大電路小結(jié)場效應(yīng)管放大電路小結(jié)(1) 場效應(yīng)管放大器輸入電阻很大。場效應(yīng)管放大器輸入電阻很大。(2) 場效應(yīng)管共源極放大器場效應(yīng)管共源極放大器(漏極輸出漏極輸出)輸入輸出反相，電壓放大倍數(shù)大于輸入輸出反相，電壓放大倍數(shù)

31、大于1；輸出電阻；輸出電阻=RD。(3) 場效應(yīng)管源極跟隨器輸入輸出同相，場效應(yīng)管源極跟隨器輸入輸出同相，電壓放大倍數(shù)小于電壓放大倍數(shù)小于1且約等于且約等于1；輸；輸出電阻小。出電阻小。例例1： 場效應(yīng)管的共源極放大電路場效應(yīng)管的共源極放大電路一、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析求：求：UDS和和 ID。設(shè)：設(shè)：UGUGS則：則：UG US而：而：IG=0所以：所以：UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kV5212DDGURRRUmA5 . 0SGSSDRURUIV10)(DSDDDDSRRIUUuoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDR

32、GR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、動態(tài)分析二、動態(tài)分析sgR2R1RGRLdRLRD微變等效電路微變等效電路gsmUggsUsgR2R1RGRLdRLRDgsUgsmUgiUoUgsiUU)/(LDgsmoRRUgULmuRgA21/RRRrGiM0375. 1ro=RD=10k 例例2： 源極輸出器源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G一、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析US UGmA50.RURUISGSSDUDS=UDD- US =20-5=15VV5211DDGURRRUuo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M1

33、0kDSC2GLgsmgsLgsmiouRUgURUgUUA11LmLmRgRgiUoUgsUgsmUgdIriro ro gR2R1RGsdRLRS微變等效電路微變等效電路二、動態(tài)分析二、動態(tài)分析riro ro gR2R1RGsdRLRS微變等效電路微變等效電路21/RRRrGiM0375. 1輸入電阻輸入電阻 ri輸出電阻輸出電阻 ro加壓求流法加壓求流法mgsmgsdogUgUIUr1SooRrr/UIdIgd微變等效電路微變等效電路ro ro R2R1RGsRSgsUgsmUg 例例3: 3: 一個場效應(yīng)管的一個場效應(yīng)管的輸輸 出特性如圖所示，出特性如圖所示，試分析試分析: :(1)(

34、1)它是屬于何種類型的它是屬于何種類型的 場效應(yīng)管；場效應(yīng)管；(2)(2)它的開啟電壓它的開啟電壓V VT T ( ( 或或 夾斷電壓夾斷電壓V VP P ) )大約是多大約是多 少？少？(3)(3)它的飽和漏極電流它的飽和漏極電流 DSSDSS是多少是多少? ?4812 162680Id(mA)1vVgs=0v-1v-2v44 解：由場效應(yīng)管輸出特性可看出，解：由場效應(yīng)管輸出特性可看出， (1)V(1)VGSGS在在正負(fù)電壓正負(fù)電壓一定范圍內(nèi)變化時，有一定范圍內(nèi)變化時，有 D D輸出，所以為輸出，所以為N N溝道耗盡型溝道耗盡型場效應(yīng)管。場效應(yīng)管。 (2) (2) V VGSGS=-3V=-3V時，時， D D=0, =0, 所以所以V VP P= -3V= -3V。 (3) (3) DSSDSS6mA6mA。4812 162680Id(mA)1vVgs=0v-1v-2v44討論：討論： 根據(jù)特性曲線中，根據(jù)特性曲線中，VGS=0時，時，iD不等于不等于0， 而而且，且，VGS可正可負(fù)，可正可負(fù)，可以判斷這個管子時可以判斷這個管子時耗盡型絕耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管緣柵場效應(yīng)管； 又根據(jù)又根據(jù)VGS從負(fù)到正改變時，從負(fù)到正改