第5章場(chǎng)效應(yīng)管ppt課件

1、第五章第五章 場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路一、場(chǎng)效應(yīng)管一、場(chǎng)效應(yīng)管(FET)二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法的設(shè)置方法三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析四、復(fù)合管四、復(fù)合管P溝道溝道耗盡型耗盡型P溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型N溝道溝道N溝道溝道（耗盡型）（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型結(jié)型MOSFET絕緣柵型絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加

2、偏置電壓時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道場(chǎng)效應(yīng)管的分類：場(chǎng)效應(yīng)管的分類：一、場(chǎng)效應(yīng)管以一、場(chǎng)效應(yīng)管以N N溝道為例）溝道為例） 場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極s）、柵極g）、漏極d）， 對(duì)應(yīng)于晶體管的e、b、c； 有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)(夾斷區(qū))、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)， 對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道源極源極柵極柵極漏極漏極符號(hào)符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖柵柵- -源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用源電壓對(duì)導(dǎo)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(dǎo)電溝道的寬度。為什么可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必必須加負(fù)

3、電壓？須加負(fù)電壓？UGSoff）漏漏- -源電壓源電壓uDSuDS對(duì)漏極電流的影響對(duì)漏極電流的影響uGSUGSoff且不變，且不變，VDS增大增大 iD增增大。大。預(yù)夾斷預(yù)夾斷uGDUGSoff）VDS的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的電阻，的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于uGS。場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGSoff）uGDUGSoff）uGD= uGS- uDSuDS uGS- uGS(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

4、特性轉(zhuǎn)移特性場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而因而 uGSUGS(off) ; uDS uGS- UGS(off) 。2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流區(qū)時(shí)常量GS)(DSDUufiuGS控制控制d-s間的間的等效電阻等效電阻Rds =uDS/iD輸出特性輸出特性常量DSGSDmUuig預(yù)夾斷軌跡，預(yù)夾斷軌跡，uGDUGSoff）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(hào)的管子不同型號(hào)的管子UGSoff）、）、IDSS將不同。將不同。低頻跨導(dǎo)：低頻跨導(dǎo)：uDS=u

5、GS- uGS(off)2. 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管管) uGS增大，反型層增大，反型層N型導(dǎo)電溝道將變厚變長(zhǎng)。型導(dǎo)電溝道將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。(一一). N溝道增強(qiáng)型管溝道增強(qiáng)型管SiO2絕緣層絕緣層襯底襯底耗盡層耗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(kāi)啟值才開(kāi)啟增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓UGS(th)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管管uDS對(duì)對(duì)iD的影響的影響N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)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？ uGDUGS(th) iD隨隨uDS的

6、增的增大而增大大而增大. 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) uGDUGSth）, 預(yù)夾斷預(yù)夾斷 uGDUGS(th) )(二二). N溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管管 耗盡型MOS管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同。 由于SiO2絕緣層的存在，在uGS0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。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(shí)就存時(shí)就存在導(dǎo)電溝道在導(dǎo)電溝道MOS管的特性管的特性1)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管管2)耗盡型耗盡型MOS管管開(kāi)啟開(kāi)啟電壓電壓夾斷夾斷電壓電壓DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2) 1(iUuIUuIi時(shí)的為式中在恒流區(qū)

7、時(shí)，3. 場(chǎng)效應(yīng)管的分類場(chǎng)效應(yīng)管的分類工作在恒流區(qū)時(shí)工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性間的電壓極性)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(qiáng)型絕緣柵型，溝道，溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管uuuuuuuuuuuuuGS=0可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？ uGS0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？ uGS0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？ 書(shū)中例書(shū)中例二、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法二、

8、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法 1. 基本共源放大電路基本共源放大電路(詳見(jiàn)詳見(jiàn)p141) 根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)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)GGDODQGGGSQ) 1(RIVUUVIIVUIDO為為uGS=2UGS(th) )時(shí)的時(shí)的ID, 從轉(zhuǎn)移特性讀出從轉(zhuǎn)移特性讀出.2. 自給偏壓電路自給偏壓電路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正電源獲得負(fù)偏壓由正電源獲得負(fù)偏壓稱為自給偏壓稱為自給偏壓

9、哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置Q點(diǎn)？點(diǎn)？3. 分壓式偏置電路分壓式偏置電路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU為什么加為什么加Rg3?其其數(shù)值應(yīng)大些小些？數(shù)值應(yīng)大些小些？哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種哪種場(chǎng)效應(yīng)管能夠采用這種電路形式設(shè)置電路形式設(shè)置Q點(diǎn)？點(diǎn)？典型的典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定電路點(diǎn)穩(wěn)定電路sDQDDg2g1g1GSQRIVRRRU由上兩式解得由上兩式解得IDQ三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析 1. 場(chǎng)效應(yīng)管的交流等效模型場(chǎng)效應(yīng)管的交流等效

10、模型DSGSDmUuig近似分析時(shí)可認(rèn)近似分析時(shí)可認(rèn)為其為無(wú)窮大！為其為無(wú)窮大！根據(jù)根據(jù)iD的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得gm。見(jiàn)書(shū)見(jiàn)書(shū)p144式式5.2.9(耗盡型耗盡型)和和5.2.10(增強(qiáng)型增強(qiáng)型)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(dòng)態(tài)分析基本共源放大電路的動(dòng)態(tài)分析doidmgsdgsgsddio,RRRRgURUgURIUUAmu交流等效模型交流等效模型書(shū)中例書(shū)中例p145若Rd=3k，gm=2mS，那么Au =?3. 基本共漏放大電路的動(dòng)態(tài)分析基本共漏放大電路的動(dòng)態(tài)分析(靜態(tài)工作點(diǎn)見(jiàn)式靜態(tài)工作點(diǎn)見(jiàn)式5.2.16)ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，gm=2mS，那么?uA交流等效模型交流等效模型gsmdUgI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=?書(shū)中例書(shū)中例p148四、復(fù)合管四、復(fù)合管復(fù)合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。復(fù)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(fù)合后，其類型決定于T1管。目的：增大目