大二上2模電chap-1107,25四川生物醫(yī)學(xué)工程中心

1、14.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4.3 金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管4.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路4.5 各種放大器件電路性能比較*4.2 砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路2N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)分類：4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路34.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 結(jié)構(gòu) 工作原理 輸出特性 轉(zhuǎn)移特性 主要參數(shù) 4.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理 4.1.2 JFET的特性曲線及參數(shù) 4.1.3 JFET的優(yōu)缺點(diǎn)44.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1. 結(jié)構(gòu) 5 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)

2、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)4.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1. 結(jié)構(gòu) # 符號(hào)中的箭頭方向表示什么？62. 工作原理（以N溝道JFET為例）4.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理 VGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS0時(shí) 當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP （ 或VGS(off) ）。對(duì)于N溝道的JFET，VP 0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。 VGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。72. 工作原理（以N溝道JFET為例）4.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理 VDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS=0時(shí)，VDSID G、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，

3、溝道變窄，從上至下呈楔形分布。 當(dāng)VDS增加到使VGD=VP 時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)VDS 夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻ID基本不變 VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP VGS|VP|時(shí)對(duì)應(yīng)的漏極電流。 低頻跨導(dǎo)反映了vGS對(duì)iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。 輸出電阻rd：114.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3. 主要參數(shù) 直流輸入電阻RGS： 對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107。 最大漏極功耗PDM 最大漏源電壓V(BR)DS 最大柵源電壓V(BR)GS124.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4.1.3 JFET的優(yōu)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

4、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。134.3 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 結(jié)構(gòu) 工作原理 4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET 4.3.2 N溝道耗盡型MOSFET 4.3.3 各種FET的特性比較及 使用注意事項(xiàng) 特性曲線 參數(shù)144.3MOSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET1. 結(jié)構(gòu) PNNgsdP型基底兩個(gè)N+區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁gsd代表符號(hào)箭頭表示由P（襯底）指向N（溝道）154.3MOSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET2. 工作

5、原理PN+N+gsdvDSvGSvGS=0時(shí)d-s間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的PN結(jié)iD=0對(duì)應(yīng)截止區(qū)164.3MOSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET2. 工作原理VT稱為開啟電壓PN+N+gsdvDSvGSvGS0時(shí)vGS足夠大時(shí)（ vGS VT）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)出電子這種vGS=0時(shí)沒有導(dǎo)電溝道，而必須依靠柵源電壓的作用，才形成感生溝道的FET稱為增強(qiáng)型FET。174.3MOSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET2. 工作原理vGS較小時(shí)，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將d-s連接起來， vGS越大此電阻越小。PN+N+gsdvDSvGS184.3M

6、OSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET2. 工作原理PN+N+gsdvDSvGS當(dāng)vDS不太大時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N+區(qū)間是均勻的。當(dāng)vDS較大時(shí)，靠近d區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。194.3MOSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET2. 工作原理夾斷后，即使vDS 繼續(xù)增加，iD仍呈恒流特性。iDPN+N+gsdvdsvgsvDS增加，vGD=VT 時(shí)，靠近d端的溝道被夾斷，稱為預(yù)夾斷。204.3MOSFET4.3.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET3. 特性曲線輸出特性曲線iDvDS0vGS0轉(zhuǎn)移特性曲線4. 參數(shù) 需注意在增強(qiáng)型管子中不用夾斷電壓VP，而用開啟電壓VT表征管子的特性。0iDv

7、GSVTvDS=10V214.3MOSFET4.3.2 N溝道耗盡型MOSFETPNNgsd+摻雜后具有正離子的絕緣層N型溝道這種N溝道耗盡型MOSFET可以在正或負(fù)的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流，這是耗盡型MOSFET的一個(gè)重要特點(diǎn)。224.3MOSFET4.3.1 各種FET的特性比較及使用注意事項(xiàng)1. 襯底引出時(shí)，注意各管腳的連接。3. MOSFET必須在短路情況下保存，以免管子損壞。2. 如出廠時(shí)源極與襯底已連在一起，這時(shí)源極與漏極不能對(duì)調(diào)。4. 焊接時(shí)，電烙鐵必須有外接地線。最好是斷電后再焊接。234.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 直流偏置電路 靜態(tài)工作點(diǎn) FET小信號(hào)模型 動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析

8、 三種基本放大電路的性能比較 4.4.1 FET的直流偏置及靜態(tài)分析 4.4.2 FET放大電路的小信號(hào)模型分析法 241. 直流偏置電路4.4.1 FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析（1）自偏壓電路（2）分壓式自偏壓電路vGSvGSvGSvGSvGSvGS =- iDR254.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2. 靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)：VGS 、ID 、VDSvGS =VDS =已知VP ，由VDD- ID (Rd + R )- iDR可解出Q點(diǎn)的VGS 、 ID 、 VDS 264.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4.4.2 FET放大電路的小信號(hào)模型分析法1. FET小信號(hào)模型 （1）低頻模型274.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（2）高頻模

9、型284.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析 （1）中頻小信號(hào)模型294.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析 （2）中頻電壓增益（3）輸入電阻（4）輸出電阻忽略 rD由輸入輸出回路得則通常則30 例4.4.2 共漏極放大電路如圖示。試求中頻電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。（2）中頻電壓增益（3）輸入電阻得 解：（1）中頻小信號(hào)模型由例題31（4）輸出電阻所以由圖有例題323. 三種基本放大電路的性能比較組態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系：4.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：反相電壓放大器電壓跟隨器電流跟隨器33輸出電阻：3. 三種基本放大電

10、路的性能比較4.4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管BJTFET輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：34 解：畫中頻小信號(hào)等效電路則電壓增益為例題放大電路如圖所示。已知 試求電路的中頻增益、輸入電阻、輸出電阻和上限截止頻率。根據(jù)電路有由于則35VCC+-+-Cb220V+-Rb1voRb2CBRCCb1RSvSRgR2R1CT2T1vi+-+RSRgCgdCgsrberbbR2RCCbcCbegm1Vgs.+-VS.Vi.Vo.Ib.-+Vbe.gm2Vbe.gdsebcbIc.Ie.+-RSCgsCgdrbeR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vb

11、e.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.求上限截止頻率：R2很小，Cgs可看成與Rg并聯(lián)，RgRs，可看成開路。36+-RSCgsCgdrbeR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.gdsecbgm1Vgs.Ie.+-RSCgsCgdreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.gdsecbgm1Vgs.Ie.37+-RSCgsCgdreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.+-RSC1=Cgd+CgsreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.38+-RSC1=Cg