醫(yī)用物理學 09 第三章 第6節(jié) 場效應管

1、問題：1.共集電極放大電路的放大倍數(shù)等于 。2.共集電極放大電路又稱 。3.共集電極放大電路的輸入與輸出 相。4.能否說共集電極放大電路沒有放大功能？5.共集電極放大電路的 ri 比共發(fā)射極放大電路 的 ri 。6.共集電極放大電路的 ro 比共發(fā)射極放大電路 的 ro 。7.射極輸出器的帶負載(fzi)能力 ，常用于 。8.多級放大電路電壓放大倍數(shù)等于 。9.直接耦合和間接耦合的定義和特點 。10.多級放大電路的輸入、輸出電阻分別等于 。共三十一頁主要內容：第二章 （第三節(jié) 場效應管） 1.場效應管的工作原理 2.場效應管的特性(txng)曲線第三章 （第六節(jié) 場效應管放大電路） 1.場效應

2、管的等效電路 2.場效應管放大電路的分析方法共三十一頁第三節(jié) 場效應管三極管的電流(dinli)分配關系： 。三極管屬于 控制 元件。而場效應管則屬于(shy)電壓控制電流元件。 FET（Field Effect Transistor）按結構分結型場效應管（Junction FET）絕緣柵型場效應管（Insulated Gate FET）（N溝道、P溝道）（耗盡型、增強型）IC = IB電流電流共三十一頁半導體的場效應：在半導體表面(biomin)的垂直方向上加一電場，使半導體表面(biomin)載流子進行重新分布的現(xiàn)象. 如二極管:改變電壓的大小和方向控制(kngzh)PN結寬度.N（P）溝

3、道：指載流子流通的渠道、路徑. 耗盡型：正常情況下導通的場效應管.增強型：正常情況下斷開的場效應管.共三十一頁場效應管的特點(tdin)：1.利用電場效應來控制(kngzh)電流的半導體器件.2.只有多子漂移運動形成電流（單極性器件）.3. 輸入電阻高（107 1015 ）.4. 溫度穩(wěn)定性好. 5. 信號放大穩(wěn)定性好，失真小. 共三十一頁NPPG 柵極(shn j)S 源極D 漏極1.結構(jigu)一、結型場效應管導電溝道N溝道基底 ：N型半導體兩邊是P區(qū)共三十一頁PNNG 柵極(shn j)S 源極D 漏極1.結構(jigu)一、結型場效應管基底 ：P型半導體兩邊是N區(qū)P 溝道導電溝道共

4、三十一頁PNNG柵極S源極D漏極DGSNPPG柵極S源極D漏極DGS符號(fho)：N溝道P溝道共三十一頁2.工作(gngzu)原理（以N溝道為例）NNNPPIDSDG（1）當UDS 0 , UGS = 0 時；UDS此時溝道(u do)較寬，溝道(u do)電阻較小，漏極電流 ID 最大.共三十一頁2.工作(gngzu)原理（以N溝道為例）NNNPPIDSDG（2）當UDS 0 , UGS 0 時；UDS由于UGS 0 , UGS = UGS(off) （夾斷電壓）時；UDSUGS溝道被夾斷(ji dun)，漏極電流ID= 0.IG(IG0)共三十一頁3.結型場效應管的特性(txng)曲線（

5、1）轉移(zhuny)特性曲線（一定UDS下，iD uGS曲線）飽和漏極電流uGS (V ) iD (mA)UDS=12VUGS(off) 夾斷電壓IDSS共三十一頁（2）輸出特性曲線(qxin)夾斷(ji dun)區(qū)IG0，ID0（一定UGS下，iD uDS曲線）u DS /Vu GS =0V受控性：ID 受 uGS 控制.恒流性：ID 不受uDS 影響.（可做放大器和恒流源）恒流區(qū)（可做非接觸型高速開關）(低頻跨導)共三十一頁（2）輸出特性曲線(qxin)可變電阻區(qū)（ID同時(tngsh)受uGS與uDS的控制）當uGS為常數(shù)時，uDSID 近似線性，表現(xiàn)電阻特性; 當uDS為常數(shù)時，uG

6、S ID ，表現(xiàn)為壓控電阻特性。 （一定UGS下，iD uDS曲線）u DS /Vu GS =0V共三十一頁 由于漏極電流受柵源電壓(diny)的控制，故稱場效應管為電壓控制元件。 場效應管用gm來描述動態(tài)(dngti)情況下柵源電壓對漏極電流的控制作用。(低頻跨導) 根據(jù)半導體物理中對場效應管內部載流子的分析可以得到iD的近似表達式：共三十一頁結型場效應管的缺點(qudin)：1.柵源極間的電阻雖然可達107以上(yshng)，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結加正向電壓時，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題2.在高溫下，PN結的反向電流增大，柵源極間的電阻

7、會顯著下降。共三十一頁二、絕緣(juyun)柵場效應管MOS管：Metal-Oxide-Semiconductor type Field Effect Transistor分類(fn li)：耗盡型、增強型絕緣柵場效應管（金屬氧化物場效應管）共三十一頁（自學(zxu)）漏極柵極(shn j)源極漏極柵極源極金屬氧化物半導體1.結構共三十一頁2.工作原理(yunl)（以增強型P溝道MOS管為例）柵極(shn j)無電壓時柵極加電壓時處于截止狀態(tài)處于導通狀態(tài)共三十一頁三、場效應管的特性(txng)參數(shù)和使用注意事項（自學(zxu)）共三十一頁雙極型和場效應型三極管的比較(bjio)雙極型三極管場效

8、應三極管結構NPN型PNP型結型耗盡型 N溝道 P溝道絕緣柵增強型 N溝道 P溝道絕緣柵耗盡型 N溝道 P溝道C與E一般不可倒置使用D與S可倒置使用載流子多子擴散，少子漂移多子漂移控制電流控制電流源 CCCS( )電壓控制電流源 VCCS( gm )噪聲較大較小溫度特性受溫度影響較大較小，可有零溫度系數(shù)點輸入電阻幾十到幾千歐姆幾兆歐姆以上靜電影響不受靜電影響易受靜電影響集成工藝不易大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成共三十一頁第六節(jié) 場效應管放大(fngd)電路場效應管同三極管一樣，具有放大作用。它也可以構成各種組態(tài)的放大電路，共源極、共漏極、共柵極放大電路。場效應管由于具有輸入阻抗(sh r

9、z kn)高、溫度穩(wěn)定性能好、低噪聲、低功耗等特點，其所構成的放大電路有著獨特的優(yōu)點，應用越來越廣泛。共三十一頁場效應管放大電路的構成 場效應管是一個電壓控制器件，在構成放大電路時，為了實現(xiàn)信號不失真的放大，與三極管放大電路一樣也需要一個合適的靜態(tài)工作(gngzu)點Q，但它不需要偏置電流，而是需要一個合適的柵源極偏置電壓UGS。 場效應管放大電路常用的偏置電路主要有兩種：自給偏壓電路和分壓式偏置電路。共三十一頁1.自給偏壓場效應管放大(fngd)電路（1）放大電路(dinl)的靜態(tài)分析一、共源放大電路GSD共三十一頁 場效應管的柵極(shn j)G和源極S之間電阻很大，電壓為ugs，電流近似

10、為0，可視為（ ）。漏極D和源極S之間等效為一個（ ）。（2）放大(fngd)電路的動態(tài)分析u DSu GS共三十一頁 場效應管的柵極和源極之間電阻很大，電壓(diny)為ugs，電流近似為0，可視為開路。漏極和源極之間等效為一個受電壓ugs控制的電流源。（2）放大(fngd)電路的動態(tài)分析共三十一頁請畫出自給偏壓(pin y)電路的微變等效電路：共三十一頁 由此可求電路的電壓放大(fngd)倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。共三十一頁已知：gm= 0.3mA/V，IDSS= 3mA UGS(off )= 2V 求該電路(dinl)的靜態(tài)工作點。UDS=VDDID(Rd+RS)=8.31V+ui C1

11、0.01uQRg10MRs2KRd15KRL18KC20.1uC310uVDD18V+uo 解：靜態(tài)(jngti)分析UGS=IDRSID= IDSS1(UGS / UGS(off) )2代入?yún)?shù)得：3ID2-7ID+3=0ID1=0.57mA , ID2=1.77mA（不合理，舍去）UGS=1.14V ,共三十一頁本章(bn zhn)小結一、放大電路的概念 放大的對象是變化量，放大的本質是能量 的控制(kngzh)和轉換。放大的前提是不失真。二、放大電路的組成原則 三、放大電路的主要性能指標 放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真電壓、下限、上限頻率。 四、放大電路的分析方法 靜態(tài)分析，動態(tài)分析，圖解法，估算法、微變等效電路法。 共三十一頁內容摘要問題：。1.共集電極放大電路的放大倍數(shù)等于。4.能否說共集電極放大電路沒有放大功能。8.多級放大電路電壓放大倍數(shù)等于。9.直接耦合和間接耦合的定義和特點。（N溝道、P溝道）。半導體的場效應：在半導體表面的垂直方向(fngxing)上加一電場，使半導體表面載流子進行重新