場(chǎng)效應(yīng)管電源設(shè)計(jì)課件

1、 第四章 晶體管及其小信號(hào)放大 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 電子電路基礎(chǔ)14 場(chǎng)效應(yīng)晶體管及場(chǎng)效應(yīng)管放大電路4.1 場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)2一、結(jié)構(gòu) 4.1.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示 P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號(hào)符號(hào)31 UGS0VID越靠近漏極，PN結(jié)反壓越大, 耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。7當(dāng) UDS=| Vp |, 發(fā)生預(yù)夾斷, ID= IDssUDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。此時(shí)，電

2、流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID83 UGS0VIDUGD= UGS- UDS=UP時(shí)發(fā)生預(yù)夾斷9三、特性曲線和電流方程2. 轉(zhuǎn)移特性 VP1. 輸出特性 10 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1. 柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場(chǎng)合仍嫌不夠高。3. 柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時(shí)，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2. 在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會(huì)顯著下降。11絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分為 增強(qiáng)型 N溝道、P溝道 耗盡型 N溝道、

3、P溝道 4.1.2 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（MOS)12一 N溝道增強(qiáng)型MOSFET1 結(jié)構(gòu) 132 工作原理 (1) VGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的 二極管，在D、S之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流。(2) VGS VGS（th)0時(shí)，形成導(dǎo)電溝道反型層14(3) VGS VGS（th)0時(shí)， VDS0 VDS=VDGVGS =VGDVGS VGD=VGSVDS VGS（th)時(shí)發(fā)生預(yù)夾斷153 N溝道增強(qiáng)型MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 ID=f(VGS)VDS=const16輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const17二 N溝道耗盡型MOSFET (a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b)

4、轉(zhuǎn)移特性曲線 18輸出特性曲線IDU DS0UGS=0UGS019P溝道MOSFET P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。202.2.5 雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較 雙極型三極管 場(chǎng)效應(yīng)三極管結(jié)構(gòu) NPN型 結(jié)型耗盡型 N溝道 P溝道 PNP型 絕緣柵增強(qiáng)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有的型號(hào)可倒置使用載流子 多子擴(kuò)散少子漂移 多子漂移輸入量 電流輸入 電壓輸入控制 電流控制電流源CCCS() 電壓控制電流源VCCS(gm)21 4

5、.1.4 場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)和型號(hào)一 場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù) 開啟電壓VGS(th) (或VT) 開啟電壓是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對(duì)值, 場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。 夾斷電壓VGS(off) (或VP) 夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)VGS=VGS(off) 時(shí),漏極電流為零。 飽和漏極電流IDSS 耗盡型場(chǎng)效應(yīng)三極管, 當(dāng)VGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流22 輸入電阻RGS 場(chǎng)效應(yīng)三極管的柵源輸入電阻的典型值，對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107，對(duì)于絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管, RGS約是1091015。 低頻跨導(dǎo)gm 低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用， 這一點(diǎn)與電子管的控制作

6、用相似。gm可以在 轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，也可由電流方程求得23 最大漏極功耗PDM 最大漏極功耗可由PDM= VDS ID決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。24二 場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào) 場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào), 現(xiàn)行有兩種命名方法。 其一是與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，O代表絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管。 第二種命名方法是CS#，CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)，#用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。25幾種常用的場(chǎng)

7、效應(yīng)三極管的主要參數(shù)26半導(dǎo)體三極管圖片27半導(dǎo)體三極管圖片284.2 場(chǎng)效應(yīng) 放大電路(1) 靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路相對(duì)簡單。 (2) 動(dòng)態(tài)：能為交流信號(hào)提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：294.2.2 場(chǎng)效應(yīng)管的直流偏置電路及靜態(tài)分析一 自偏壓電路vGSQ點(diǎn)：VGS 、ID 、VDSvGS =VDS =VDD- ID (Rd + R )- iDR30二 分壓式偏置電路314.2.2 場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)等效模型GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻uGSiDuDS32很大，可忽略。 場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路為：GSD

8、uGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds334.2.3 共源極放大電路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRLdRLRD微變等效電路34sgR2R1RGRLdRLRDro=RD=10k354.2.4 共漏極放大電路 源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G36uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路37riro rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻 ri38輸出電阻 rogd微變等效電路ro ro