模擬電子技術第四章 場效應管放大電路

第四章場效應管放大電路

模擬電子線路P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場效應管沒有加偏置電壓時，就有導電溝道存在增強型：場效應管沒有加偏置電壓時，沒有導電溝道模擬電子線路一、N溝道增強型MOSFET1、結(jié)構(gòu)（N溝道）L：溝道長度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L§4.1金屬-氧化物-半導體（MOS）場效應管模擬電子線路剖面圖符號模擬電子線路2、工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當vGS≤0時無導電溝道，

d、s間加電壓時，也無電流產(chǎn)生。當0<vGS

<VT時產(chǎn)生電場，但未形成導電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。當vGS

>VT時在電場作用下產(chǎn)生導電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產(chǎn)生。

vGS越大，導電溝道越厚VT稱為開啟電壓模擬電子線路（2）vDS對溝道的控制作用靠近漏極d處的電位升高電場強度減小溝道變薄當vGS一定（vGS

>VT）時，vDS較小ID溝道電位梯度整個溝道呈楔形分布模擬電子線路當vGS一定（vGS

>VT）時，vDSID溝道電位梯度當vDS增加到使vGD=VT時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。在預夾斷處：vGD=vGS-vDS

=VT模擬電子線路預夾斷后，vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變模擬電子線路（3）vDS和vGS同時作用時

vDS一定，vGS變化時給定一個vGS

，就有一條不同的iD

–vDS

曲線。模擬電子線路3、

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程①截止區(qū)當vGS＜VT時，導電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。模擬電子線路②可變電阻區(qū)

vDS≤（vGS－VT）由于vDS較小，可近似為rdso是一個受vGS控制的可變電阻模擬電子線路n：反型層中電子遷移率Cox：柵極（與襯底間）氧化層單位面積電容本征電導因子其中Kn為電導常數(shù)，單位：mA/V2模擬電子線路③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS

>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT時的iD

V-I特性：模擬電子線路（2）轉(zhuǎn)移特性模擬電子線路二、N溝道耗盡型MOSFET1、結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子可以在正或負的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流模擬電子線路2、V-I特性曲線及大信號特性方程

（N溝道增強型）模擬電子線路三、P溝道MOSFET模擬電子線路四、溝道長度調(diào)制效應實際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為m當不考慮溝道調(diào)制效應時，＝0，曲線是平坦的。

修正后模擬電子線路五、MOSFET的主要參數(shù)直流參數(shù)1.開啟電壓VT

（增強型參數(shù)）2.夾斷電壓VP

（耗盡型參數(shù)）3.飽和漏電流IDSS

（耗盡型參數(shù)）4.直流輸入電阻RGS

（109Ω～1015Ω）模擬電子線路2.低頻互導gm

考慮到則其中NMOS增強型交流參數(shù)

1.輸出電阻rds

當不考慮溝道調(diào)制效應時，＝0，rds→∞模擬電子線路極限參數(shù)1.最大漏極電流IDM

2.最大耗散功率PDM

3.最大漏源電壓V（BR）DS

4.最大柵源電壓V（BR）GS

模擬電子線路一、MOSFET放大電路1、直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）直流通路共源極放大電路§4.2MOSFET放大電路模擬電子線路假設工作在飽和區(qū)，即驗證是否滿足如果不滿足，則說明假設錯誤須滿足VGS>VT

，否則工作在截止區(qū)再假設工作在可變電阻區(qū)即模擬電子線路假設工作在飽和區(qū)滿足假設成立，結(jié)果即為所求。解：例：設Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，試計算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源電壓VDSQ。VDD=5V，VT=1V，模擬電子線路（2）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路飽和區(qū)需要驗證是否滿足模擬電子線路靜態(tài)時，vI＝0，VG＝0，ID＝I電流源偏置VS＝VG－VGS（飽和區(qū)）模擬電子線路2、圖解分析由于負載開路，交流負載線與直流負載線相同模擬電子線路3、小信號模型分析（1）模型靜態(tài)值（直流）動態(tài)值（交流）非線性失真項當，vgs<<2(VGSQ-VT)時，模擬電子線路

0時高頻小信號模型=0時模擬電子線路解：例5.2.2的直流分析已求得：（2）放大電路分析（例5.2.5）s模擬電子線路（2）放大電路分析（例5.2.5）s模擬電子線路（2）放大電路分析（例5.2.6）共漏模擬電子線路模擬電子線路一、JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1、結(jié)構(gòu)

§4.3結(jié)型場效應管模擬電子線路2、工作原理①vGS對溝道的控制作用當vGS＜0時（以N溝道JFET為例）當溝道夾斷時，對應的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓VP

（或VGS(off)）。對于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。模擬電子線路②vDS對溝道的控制作用當vGS=0時，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，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當vDS增加到使vGD=VP時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。此時vDS

夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變模擬電子線路③

vGS和vDS同時作用時當VP<vGS<0時，導電溝道更容易夾斷，對于同樣的vDS

，

ID的值比vGS=0時的值要小。在預夾斷處vGD=vGS-vDS

=VP模擬電子線路二、JFET的特性曲線及參數(shù)2、轉(zhuǎn)移特性1、輸出特性模擬電子線路與MOSFET類似3、主要參數(shù)模擬電子線路§4.5各