模電4-場效應(yīng)管

1、4 場效應(yīng)管放大電路學(xué)習(xí)指導(dǎo)： 1. 正確理解各種場效應(yīng)管的工作原理 2.熟練掌握各種場效應(yīng)管的外特性及主要參數(shù) 3.熟練掌握共源、共漏放大電路的工作原理及直流偏置 4.會用場效應(yīng)管小信號模型分析法求解共源、共漏放大電路的電壓增益、 輸入電阻和輸出電阻主要內(nèi)容：4.1 結(jié)型場效應(yīng)管*4.2 砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管4.3 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管4.4 場效應(yīng)管放大電路4.5 各種放大器件電路性能比較4.1 結(jié)型場效應(yīng)管4.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1、 結(jié)構(gòu)：在一塊N型半導(dǎo)體材料的兩邊各擴(kuò)散一個高雜質(zhì)濃度的P+區(qū),就形成兩個不對稱的P+N結(jié)，即耗盡層。把兩個P+區(qū)并聯(lián)在

2、一起，引出一個電極g，稱為柵極，在N型半導(dǎo)體的兩端各引出一個電極，分別稱為源極s和漏極d。它們分別與三極管的基極b、發(fā)射極e和集電極c相對應(yīng)。夾在兩個P+N結(jié)中間的N區(qū)是電流的通道，稱為導(dǎo)電溝道（簡稱溝道）。這種結(jié)構(gòu)的管子稱為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管，如果在一塊P型半導(dǎo)體的兩邊各擴(kuò)散一個高雜質(zhì)濃度的N+區(qū)，就可以制成一個P溝道的結(jié)型場效應(yīng)管。圖給出了這種管子的結(jié)構(gòu)示意圖和它在電路中的代表符號。2、工作原理N溝道和P溝道結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理完全相同，現(xiàn)以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例，分析其工作原理。在柵-源極間加一負(fù)電壓(vGS0)，使柵-源極間的P+N結(jié)反偏，柵極電流iG0，場效應(yīng)管呈現(xiàn)很高的輸入電阻(

3、高達(dá)108W左右)。在漏-源極間加一正電壓(vDS0)，使N溝道中的多數(shù)載流子電子在電場作用下由源極向漏極作漂移運(yùn)動，形成漏極電流iD。iD的大小主要受柵-源電壓vGS控制，同時也受漏-源電壓vDS的影響。因此，討論場效應(yīng)管的工作原理就是討論柵-源電壓vGS對溝道電阻及漏極電流iD的控制作用，以及漏-源電壓vDS對漏極電流iD的影響。(1)vGS對溝道電阻及iD的控制作用由于N區(qū)摻雜濃度小于P+區(qū)，因此，隨著|vGS| 的增加，耗盡層將主要向N溝道中擴(kuò)展，使溝道變窄，溝道電阻增大,當(dāng)|vGS| 進(jìn)一步增大到一定值|VP| 時，兩側(cè)的耗盡層將在溝道中央合攏，溝道全部被夾斷，耗盡層中沒有載流子，因

4、此這時漏-源極間的電阻將趨于無窮大，即使加上一定的電壓vDS，漏極電流iD也將為零。這時的柵-源電壓稱為夾斷電壓，用VP表示。(2) vDS對iD的影響在vDS較小時，它對iD的影響應(yīng)從兩個角度來分析：一方面vDS增加時，溝道的電場強(qiáng)度增大，iD隨著增加；另一方面，隨著vDS的增加，溝道的不均勻性增大，即溝道電阻增加，iD應(yīng)該下降，但是在vDS較小時，溝道的不均勻性不明顯，在漏極附近的區(qū)域內(nèi)溝道仍然較寬，即vDS對溝道電阻影響不大，故iD隨vDS增加而幾乎呈線性地增加。隨著vDS的進(jìn)一步增加，靠近漏極一端的P+N結(jié)上承受的反向電壓增大，這里的耗盡層相應(yīng)變寬，溝道電阻相應(yīng)增加，iD隨vDS上升的

5、速度趨緩。當(dāng)vDS增加到vDS=vGS-VP，即vGD=vGS -vDS=VP(夾斷電壓)時，漏極附近的耗盡層即在A點(diǎn)處合攏，如圖所示，這種狀態(tài)稱為預(yù)夾斷。與前面講過的整個溝道全被夾斷不同，預(yù)夾斷后，漏極電流iD0。因?yàn)檫@時溝道仍然存在，溝道內(nèi)的電場仍能使多數(shù)載流子(電子)作漂移運(yùn)動，并被強(qiáng)電場拉向漏極。若vDS繼續(xù)增加，使vDSvGSVP,即vGDVP時，耗盡層合攏部分會有增加，即自A點(diǎn)向源極方向延伸，如圖，夾斷區(qū)的電阻越來越大，但漏極電流iD卻基本上趨于飽和，iD不隨vDS的增加而增加。因?yàn)檫@時夾斷區(qū)電阻很大，vDS的增加量主要降落在夾斷區(qū)電阻上，溝道電場強(qiáng)度增加不多，因而iD基本不變。但

6、當(dāng)vDS增加到大于某一極限值(用V(BR)DS表示)后，漏極一端P+N結(jié)上反向電壓將使P+N結(jié)發(fā)生雪崩擊穿，iD會急劇增加，正常工作時vDS不能超過V(BR)DS。從結(jié)型場效應(yīng)管正常工作時的原理可知： 結(jié)型場效應(yīng)管柵極與溝道之間的P+N結(jié)是反向偏置的，因此，柵極電流iG0，輸入阻抗很高。 漏極電流受柵-源電壓vGS控制，所以場效應(yīng)管是電壓控制電流器件。 預(yù)夾斷前，即vDS較小時，iD與vDS間基本呈線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，所以場效應(yīng)管也稱為單極型三極管。4.1.2 JFET的特性曲線及參數(shù)由于結(jié)型場效應(yīng)管的柵極輸入電流iG0，因此很少應(yīng)用輸入特

7、性曲線，常用的特性曲線有輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線。1輸出特性曲線輸出特性曲線用來描述vGS取一定值時，電流iD和電壓vDS間的關(guān)系，即 它反映了漏-源電壓vDS對iD的影響。由此圖可見，結(jié)型場效應(yīng)管的工作狀態(tài)可劃分為四個區(qū)域。(1) 可變電阻區(qū)它表示vDS較小、管子預(yù)夾斷前，電壓vDS與漏極電流iD間的關(guān)系。在此區(qū)域內(nèi)有VPvGS0，vDSvGSVP。當(dāng)vGS一定，vDS較小時，vDS對溝道影響不大，溝道電阻基本不變，iD與vDS之間基本呈線性關(guān)系。若 | vGS | 增加，則溝道電阻增大，輸出特性曲線斜率減小。所以，在vDS較小時，源-漏極間可以看作是一個受vGS控制的可變電阻，故稱這一區(qū)

8、域?yàn)榭勺冸娮鑵^(qū)。這一特點(diǎn)常使結(jié)型場效應(yīng)管被作為壓控電阻而廣泛應(yīng)用。(2) 飽和區(qū)(也稱恒流區(qū))當(dāng)VPvGS0且vDSvGSVP時，N溝道結(jié)型場效應(yīng)管進(jìn)入飽和區(qū)，即圖中特性曲線近似水平的部分。它表示管子預(yù)夾斷后，電壓vDS與漏極電流iD間的關(guān)系。飽和區(qū)的特點(diǎn)是iD幾乎不隨vDS的變化而變化，iD已趨于飽和，但它受vGS的控制。 增加，溝道電阻增加，iD減小。場效應(yīng)管作線性放大器件用時，就工作在飽和區(qū)。預(yù)夾斷點(diǎn)隨vGS改變而變化，vGS愈負(fù)，預(yù)夾斷時的vDS越小。(3) 擊穿區(qū)管子預(yù)夾斷后，若vDS繼續(xù)增大，當(dāng)柵-漏極間P+N結(jié)上的反偏電壓vGD增大到使P+N結(jié)發(fā)生擊穿時，iD將急劇上升，特性曲線

9、進(jìn)入擊穿區(qū)。管子被擊穿后再不能正常工作。(4) 截止區(qū)(又稱夾斷區(qū))當(dāng)柵-源電壓 時，溝道全部被夾斷，iD0，這時場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。截止區(qū)處于輸出特性曲線圖的橫座標(biāo)軸附近。2. 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線用來描述vDS取一定值時，iD與vGS間的關(guān)系的曲線，即它反映了柵-源電壓vGS對iD的控制作用。由于轉(zhuǎn)移特性和輸出特性都是用來描述vGS、vDS及iD間的關(guān)系的，所以轉(zhuǎn)移特性曲線可以根據(jù)輸出特性曲線繪出。作法如下：在圖1所示的輸出特性中作一條vDS=10V的垂線，將此垂線與各條輸出特性曲線的交點(diǎn)所對應(yīng)的iD、vGS的值轉(zhuǎn)移到iD-vGS直角坐標(biāo)系中，即可得到轉(zhuǎn)移特性曲線 ，如圖所示。改變v

10、DS的大小，可得到一族轉(zhuǎn)移特性曲線，當(dāng)vDS （圖中為vDS5V）后，不同vDS下的轉(zhuǎn)移特性曲線幾乎重合，這是因?yàn)樵陲柡蛥^(qū)內(nèi)iD幾乎不隨vDS而變。因此可用一條轉(zhuǎn)移特性曲線來表示飽和區(qū)中iD與vGS的關(guān)系。在飽和區(qū)內(nèi)iD可近似地表示為(VPvGS0) 式中IDSS為vGS=0，vDS 時的漏極電流，稱為飽和漏極電流。 3、主要參數(shù)：1. 夾斷電壓VP當(dāng)vDS為某一固定值(例如10V)，使iD等于某一微小電流(例如50mA)時，柵-源極間所加的電壓即夾斷電壓。2. 飽和漏極電流IDSS在vGS=0的條件下，場效應(yīng)管發(fā)生預(yù)夾斷時的漏極電流。 IDSS是結(jié)型場效管管子所能輸出的最大電流。3. 直流輸

11、入電阻RGS它是在漏-源極間短路的條件下，柵-源極間加一定電壓時，柵-源極間的直流電阻。4. 低頻跨導(dǎo)gm當(dāng)vDS為常數(shù)時，漏極電流的微小變化量與柵-源電壓vGS的微小變化量之比為跨導(dǎo)，即          gm反映了柵-源電壓對漏極電流的控制能力，是表征場效應(yīng)管放大能力的一個重要參數(shù)。單位為西門子(s)，有時也用ms或s表示。需要指出的是，gm與管子的工作電流有關(guān)，iD越大，gm就越大。在放大電路中，場效應(yīng)管工作在飽和區(qū)(恒流區(qū))，gm可由式和 求得，即  5. 輸出電阻rd 當(dāng)vGS為常數(shù)時

12、，漏-源電壓的微小變化量與漏極電流iD的微小變化量之比為輸出電阻rd，即                                            rd反映了漏-源電壓vDS對i

13、D的影響。在飽和區(qū)內(nèi)，iD幾乎不隨vDS而變化，因此，rd數(shù)值很大，一般為幾十千歐幾百千歐。6. 極間電容Cgs、Cgd、CdsCgs是柵-源極間存在的電容，Cgd是柵-漏極間存在的電容。它們的大小一般為13pF，而漏-源極間的電容Cds約為0.11pF。在低頻情況下，極間電容的影響可以忽略，但在高頻應(yīng)用時，極間電容的影響必須考慮。7. 最大漏-源電壓V(BR)DS指管子溝道發(fā)生雪崩擊穿引起iD急劇上升時的vDS值。V(BR)DS的大小與vGS有關(guān)，對N溝道而言，|vGS|的值越大，則V(BR)DS越小。8. 最大柵-源電壓V(BR)GS指柵-源極間的PN結(jié)發(fā)生反向擊穿時的vGS值，這時柵極電

14、流由零而急劇上升。9. 漏極最大耗散功率PDM漏極耗散功率PD(=vDSiD)變?yōu)闊崮苁构茏拥臏囟壬?，為了限制管子的溫度，就需要限制管子的耗散功率不能超過PDM。PDM的大小與環(huán)境溫度有關(guān)。除了以上參數(shù)外，結(jié)型場效應(yīng)管還有噪聲系數(shù)，高頻參數(shù)等其他參數(shù)。結(jié)型場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小，可達(dá)1.5dB以下。 作業(yè)：4.3.1；4.3.443金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管概述結(jié)型場效應(yīng)管的輸入電阻雖然可達(dá)106109W，但在高溫時，反偏電阻的阻值明顯下降。結(jié)型場效應(yīng)管（MOSFET）的柵極與半導(dǎo)體之間隔有二氧化硅（SiO2）絕緣介質(zhì)，它的輸入電阻可高達(dá)1015W。制造工藝簡單，適于制造大規(guī)模及超大規(guī)模集

15、成電路。431 N溝道增強(qiáng)型MOS管1、結(jié)構(gòu)和符號N溝道增強(qiáng)型MOS管它的柵極與其它電極間是絕緣的。下圖分別是它的結(jié)構(gòu)示意圖和代表符號。代表符號中的箭頭方向表示由P(襯底)指向N(溝道)。P溝道增強(qiáng)型MOS管的箭頭方向與上述相反， 在MOS管也有N溝道和P溝道之分，而且每一類又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種，二者的區(qū)別是增強(qiáng)型MOS管在柵-源電壓vGS=0時，漏-源極之間沒有導(dǎo)電溝道存在，即使加上電壓vDS（在一定的數(shù)值范圍內(nèi)），也沒有漏極電流產(chǎn)生（iD=0）。而耗盡型MOS管在vGS=0時，漏-源極間就有導(dǎo)電溝道存在。2、N溝道增強(qiáng)型MOS管的工作原理（1）、vGS對iD及溝道的控制作用MOS管的源

16、極和襯底通常是接在一起的，增強(qiáng)型MOS管的漏極d和源極s之間有兩個背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵-源電壓vGS=0時，即使加上漏-源電壓vDS，而且不論vDS的極性如何，總有一個PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒有導(dǎo)電溝道，所以這時漏極電流iD0。若在柵-源極間加上正向電壓，即vGS0，則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向襯底的電場，這個電場能排斥空穴而吸引電子，因而使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥，剩下不能移動的受主離子(負(fù)離子)，形成耗盡層，同時P襯底中的電子（少子）被吸引到襯底表面。當(dāng)vGS數(shù)值較小，吸引電子的能力不強(qiáng)時，漏-源極之間仍無導(dǎo)電溝道出現(xiàn)，如圖所示。

17、vGS增加時，吸引到P襯底表面層的電子就增多，當(dāng)vGS達(dá)到某一數(shù)值時，這些電子在柵極附近的P襯底表面便形成一個N型薄層，且與兩個N+區(qū)相連通，在漏-源極間形成N型導(dǎo)電溝道，其導(dǎo)電類型與P襯底相反，故又稱為反型層，如圖所示。vGS越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場就越強(qiáng)，吸引到P襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。我們把開始形成溝道時的柵-源極電壓稱為開啟電壓，用VT表示。由上述分析可知，N溝道增強(qiáng)型MOS管在vGSVT時，不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。只有當(dāng)vGSVT時，才有溝道形成，此時在漏-源極間加上正向電壓vDS，才有漏極電流產(chǎn)生。而且vGS增大時，溝道變厚，溝道電阻減小，

18、iD增大。這種必須在vGSVT時才能形成導(dǎo)電溝道的MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。（2）、vDS對iD的影響當(dāng)vGS>VT且為一確定值時，漏-源電壓vDS對導(dǎo)電溝道及電流iD的影響與結(jié)型場效應(yīng)管相似。漏極電流iD沿溝道產(chǎn)生的電壓降使溝道內(nèi)各點(diǎn)與柵極間的電壓不再相等，靠近源極一端的電壓最大，這里溝道最厚，而漏極一端電壓最小，其值為vGD=vGS但當(dāng)vDS較?。╲DS<vGSVT）時，它對溝道的影響不大，這時只要vGS一定，溝道電阻幾乎也是一定的，所以iD隨vDS近似呈線性變化。隨著vDS的增大，靠近漏極的溝道越來越薄，當(dāng)vDS增加到使vGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)

19、時，溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷，再繼續(xù)增大vDS，夾斷點(diǎn)將向源極方向移動，如圖所示。由于vDS的增加部分幾乎全部降落在夾斷區(qū)，故iD幾乎不隨vDS增大而增加，管子進(jìn)入飽和區(qū)，iD幾乎僅由vGS決定。3、N溝道增強(qiáng)型MOS管的特性曲線、電流方程及參數(shù) （1）、特性曲線和電流方程N(yùn)溝道增強(qiáng)型MOS管的輸出特性曲線如圖所示。與結(jié)型場效應(yīng)管一樣，由于場效應(yīng)管作放大器件使用時是工作在飽和區(qū)(恒流區(qū)),此時iD幾乎不隨vDS而變化,即不同的vDS所對應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性曲線幾乎是重合的,所以可用vDS大于某一數(shù)值(vDSvGS-VT)后的一條轉(zhuǎn)移特性曲線代替飽和區(qū)的所有轉(zhuǎn)移特性曲線,與結(jié)型場效應(yīng)管相類似。在飽和區(qū)內(nèi)

20、,iD與vGS的近似關(guān)系式為     ( vGSVT ) 式中IDO是vGS=2VT時的漏極電流iD。（2）、 參數(shù)MOS管的主要參數(shù)與結(jié)型場效應(yīng)管基本相同，只是增強(qiáng)型MOS管中不用夾斷電壓VP，而用開啟電壓VT表征管子的特性432N溝道耗盡型MOS管結(jié)構(gòu)上N溝道耗盡型MOS管與N溝道增強(qiáng)型MOS管基本相似,其區(qū)別僅在于柵源極間電壓vGS=0時，耗盡型MOS管中的漏源極間已有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生，而增強(qiáng)型MOS管要在vGSVT時才出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。原因是制造N溝道耗盡型MOS管時，在SiO2絕緣層中摻入了大量的堿金屬正離子Na+或K+(制造P溝道耗盡型MOS管時摻入

21、負(fù)離子)，如圖所示，因此即使vGS=0時，在這些正離子產(chǎn)生的電場作用下，漏源極間的P型襯底表面也能感應(yīng)生成N溝道(稱為初始溝道)，只要加上正向電壓vDS，就有電流iD。如果加上正的vGS，柵極與N溝道間的電場將在溝道中吸引來更多的電子，溝道加寬，溝道電阻變小，iD增大。反之vGS為負(fù)時，溝道中感應(yīng)的電子減少，溝道變窄，溝道電阻變大，iD減小。當(dāng)vGS負(fù)向增加到某一數(shù)值時，導(dǎo)電溝道消失，iD趨于零，管子截止，故稱為耗盡型。溝道消失時的柵-源電壓稱為夾斷電壓，仍用VP表示。與N溝道結(jié)型場效應(yīng)管相同，N溝道耗盡型MOS管的夾斷電壓VP也為負(fù)值，但是，前者只能在vGS<0的情況下工作。而后者在v

22、GS=0，vGS>0，VP<vGS<0的情況下均能實(shí)現(xiàn)對iD的控制，而且仍能保持柵-源極間有很大的絕緣電阻,使柵極電流為零。這是耗盡型MOS管的一個重要特點(diǎn)。圖是P溝道耗盡型MOS管的代表符號。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)管的電流方程相同，即            433各種場效應(yīng)管特性比較及使用注意事項(xiàng)1、特性比較：上面以N溝道MOS管為例，討論了它的工作原理、特性及參數(shù)。這些分析也基本上適用于P溝道MOSFET，但由于后者工作的載流子是空穴，故襯底材料及

23、各電極電源極性都要改變。為幫助讀者學(xué)習(xí)，將各類FET的特性列于表中。表  1結(jié)構(gòu)種類工作方式符   號電壓極性轉(zhuǎn)移特性iD = f (vGS)輸出特性iD = f (vDS)VP或VTVDSN溝道MOSFET耗盡型(-)(+)增強(qiáng)型(+)(+)P溝道MOSFET耗盡型(+)(-)增強(qiáng)型(-)(-)P溝道JFET耗盡型(+)(-)N溝道JFET耗盡型(-)(+)P溝道GaAsMESFET耗盡型(-)(+)2、使用場效應(yīng)管的注意事項(xiàng)從場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)上看，其源極和漏極是對稱的，因此源極和漏極可以互換。但有些場效應(yīng)管在制造時已將襯底引線與源極連在一起，這種場效應(yīng)管的源極和

24、漏極就不能互換了。 場效應(yīng)管各極間電壓的極性應(yīng)正確接入，結(jié)型場效應(yīng)管的柵-源電壓vGS的極性不能接反。 當(dāng)MOS管的襯底引線單獨(dú)引出時，應(yīng)將其接到電路中的電位最低點(diǎn)（對N溝道MOS管而言）或電位最高點(diǎn)（對P溝道MOS管而言），以保證溝道與襯底間的PN結(jié)處于反向偏置，使襯底與溝道及各電極隔離。 MOS管的柵極是絕緣的，感應(yīng)電荷不易泄放，而且絕緣層很薄，極易擊穿。所以柵極不能開路，存放時應(yīng)將各電極短路。焊接時，電烙鐵必須可靠接地，或者斷電利用烙鐵余熱焊接，并注意對交流電場的屏蔽3、場效應(yīng)管與三極管的性能比較場效應(yīng)管的源極s、柵極g、漏極d分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電

25、極c，它們的作用相似。 場效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由vGS控制iD，其放大系數(shù)gm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iB控制iC。場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流（ig»0）；而三極管工作時基極總要吸取一定的電流。因此場效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。場效應(yīng)管只有多子參與導(dǎo)電；三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電，因少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大，所以場效應(yīng)管比三極管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件（溫度等）變化很大的情況下應(yīng)選用場效應(yīng)管。場效應(yīng)管在源極未與襯底連在一起時，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

26、使用時，其特性差異很大， b 值將減小很多。場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小，在低噪聲放大電路的輸入級及要求信噪比較高的電路中要選用場效應(yīng)管。場效應(yīng)管和三極管均可組成各種放大電路和開關(guān)電路，但由于前者制造工藝簡單，且具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。4.4 場效應(yīng)管放大電路4.4.1 FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析1. 直流偏置電路（1）自偏壓電路所以柵源偏置電壓VGS= VGVS= IDR（2）分壓式自偏壓電路分壓式偏置電路是在自偏壓電路的基礎(chǔ)上加接分壓電路后構(gòu)成的，如圖2加接分壓電路后構(gòu)成的，如圖所示。靜態(tài)時，由于柵極電流為零，Rg

27、3上沒有電壓降，所以柵極電位由Rg2與Rg1對電源VDD分壓得到，即 。源極電位VS=IDR，因此柵源直流偏置電壓 。這種偏置方式同樣適用于結(jié)型場效應(yīng)管或耗盡型MOS管組成的放大電路。2. 靜態(tài)工作點(diǎn)工作在飽和區(qū)時，結(jié)型場效應(yīng)管和耗盡型MOS管的漏極電流 ，增強(qiáng)型MOS管的漏極電流。求靜態(tài)工作點(diǎn)時，對于圖所示電路，可求解方程組 得到ID和VGS。 管壓降 對于所示電路，可求解方程組 得到ID和VGS。 管壓降 VDS=VDDID( Rd + R ) 4.4.2 FET放大電路的小信號模型分析法1. FET小信號模型 （1）低頻模型（2）高頻模型當(dāng)場效應(yīng)管工作在高頻小信號條件下時，其極間電容的影

28、響不能忽略，這時場效應(yīng)管要用右圖所示的高頻小信號模型等效。2. 動態(tài)指標(biāo)分析 （1）中頻小信號模型與雙極型三極管放大電路相對應(yīng)，場效應(yīng)管放大電路也有三種基本組態(tài)，即共源極、共漏極和共柵極放大電路。用場效應(yīng)管小信號模型分析其放大電路的步驟，與三極管小信號模型分析法的步驟相同。 （2）中頻電壓增益場效應(yīng)管的輸出電阻rd通常在幾百千歐數(shù)量級，比電阻Rd 、RL大得多，因此可將rd作開路處理，于是圖1(b)中    式中負(fù)號表示共源極放大電路的輸出電壓與輸入電壓相位相反，即共源極放大電路屬于反相電壓放大電路。（3）輸入電阻由于場效應(yīng)管柵極幾乎不取信號電流，柵-源極間的交流

29、電阻可視為無窮大，因此，圖所示共源極放大電路的輸入電阻為（4）輸出電阻應(yīng)用前面介紹過的求放大電路輸出電阻的方法，可求得圖所示電路的輸出電阻為。由上述分析可知，與共射極放大電路類似，共源極放大電路具有一定的電壓放大能力，且輸出電壓與輸入電壓反相，故被稱為反相電壓放大器。共源極放大電路的輸入電阻很高，輸出電阻主要由漏極電阻Rd決定。適用于作多級放大電路的輸入級或中間級例題: 共漏極放大電路1中頻電壓增益所以    由此式可知，共漏極放大電路的中頻電壓增益 ，輸出電壓與輸入電壓相位相同。當(dāng) 時， ，因此，共漏極放大電路又稱為源極電壓跟隨器。2輸入電阻Ri3輸出電阻Ro在此電路中，

30、由于柵極電流 ，柵極回路的電阻上均無信號電壓，所以 ，于是有即共漏極電路的輸出電阻Ro等于源極電阻R 和跨導(dǎo)的倒數(shù) 相并聯(lián)，所以，輸出電阻Ro較小。不過，由于一般情況下gm較小，因而使共漏電路的輸出電阻比共集電極電路的輸出電阻高3、場效應(yīng)管放大電路與BJT放大電路的性能比較場效應(yīng)管放大電路的共源電路、共漏電路、共柵電路分別與三極管放大電路的共射電路、共集電路、共基電路相對應(yīng)。 共源電路與共射電路均有電壓放大作用，即 ，而且輸出電壓與輸入電壓相位相反。因此，這兩種放大電路可統(tǒng)稱為反相電壓放大器，用圖1(a)所示的示意圖表示。       

31、0;  （a）                   （b）                   （c）           

32、60;                           圖  1共漏電路與共集電路均沒有電壓放大作用，即 。在一定條件下可認(rèn)為 ，即 ，而且輸出電壓與輸入電壓同相位。因此，可將這兩種放大電路稱為電壓跟隨器，用圖1(b)所示的示意圖表示。共柵電路和共基電路均有輸出電流與輸入電流接近相等（ ）。為此，可將它們稱為電流跟隨器，用圖1(c)所示的示意圖表示。而且，由于這兩種放大電路的輸入電流都比較大，因此，它們的輸入電阻都比較小。場效應(yīng)管放大電路最突出的優(yōu)點(diǎn)是，共源、共漏和共柵電路的輸入電阻高于相應(yīng)的共射、共集和共基電路的輸入電阻。此外，場效應(yīng)管還有噪聲低、溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)于三極管的特點(diǎn)，而且便于集成。必須指出，由于場效應(yīng)管的低頻跨導(dǎo)一般比較小，所以場效應(yīng)管的放大能力比三極管差，如共源電路的電壓增益往往小于共射電路的電壓增益。另外，由于MOS管柵-源極之間的等效電容Cgs只有幾皮法 幾十皮法，而柵-源電阻rgs又很大，若有感應(yīng)電荷，則不易釋放，從而形成高電壓，以至