場(chǎng)效應(yīng)管放大器05087課件

第四章場(chǎng)效應(yīng)管放大器絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

4.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路效應(yīng)管放大器的靜態(tài)偏置效應(yīng)管放大器的交流小信號(hào)模型效應(yīng)管放大電路4.1場(chǎng)效應(yīng)管

4.1場(chǎng)效應(yīng)管BJT是一種電流控制元件(iB~iC)，工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，所以被稱(chēng)為雙極型器件。

場(chǎng)效應(yīng)管（FieldEffectTransistor簡(jiǎn)稱(chēng)FET）是一種電壓控制器件(uGS~iD)，工作時(shí)，只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。FET因其制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。FET分類(lèi)：

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道一.絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MetalOxide

SemiconductorFET)，簡(jiǎn)稱(chēng)MOSFET。分為：

增強(qiáng)型N溝道、P溝道耗盡型N溝道、P溝道

1.N溝道增強(qiáng)型MOS管

（1）結(jié)構(gòu)4個(gè)電極：漏極D，源極S，柵極G和襯底B。符號(hào)：

定義：開(kāi)啟電壓（UT）——?jiǎng)倓偖a(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS。

N溝道增強(qiáng)型MOS管的基本特性：

uGS＜UT，管子截止，uGS＞UT，管子導(dǎo)通。uGS越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓uDS作用下，漏極電流ID越大。

②轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)：iD=f(uGS)uDS=const

可根據(jù)輸出特性曲線(xiàn)作出移特性曲線(xiàn)。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)：UT

一個(gè)重要參數(shù)——跨導(dǎo)gm：gm=iD/uGS

uDS=const(單位mS)

gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。

在轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)上，gm為的曲線(xiàn)的斜率。在輸出特性曲線(xiàn)上也可求出gm。

3、P溝道耗盡型MOSFET

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過(guò)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。4.MOS管的主要參數(shù)（1）開(kāi)啟電壓UT（2）夾斷電壓UP（3）跨導(dǎo)gm：gm=iD/uGSuDS=const

（4）直流輸入電阻RGS——柵源間的等效電阻。由于MOS管柵源間有sio2絕緣層，輸入電阻可達(dá)109～1015。

二.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)（以N溝為例）：兩個(gè)PN結(jié)夾著一個(gè)N型溝道。三個(gè)電極：g：柵極d：漏極s：源極符號(hào)：N溝道P溝道（2）漏源電壓對(duì)溝道的控制作用

在漏源間加電壓uDS，令uGS=0

由于uGS=0，所以導(dǎo)電溝道最寬。

①當(dāng)uDS=0時(shí)，iD=0。②uDS↑→iD↑

→靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。③當(dāng)uDS↑，使uGD=uGS-

uDS=UP時(shí)，在靠漏極處夾斷——預(yù)夾斷。預(yù)夾斷前，uDS↑→iD↑。預(yù)夾斷后，iDS↑→iD幾乎不變。④uDS再↑，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。

（3）柵源電壓uGS和漏源電壓uDS共同作用

iD=f（uGS、uDS）,可用輸兩組特性曲線(xiàn)來(lái)描繪。

（1）輸出特性曲線(xiàn)：iD=f（uDS）│uGS=常數(shù)

3、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線(xiàn)uGS=0VuGS=-1V設(shè)：UT=

-3V四個(gè)區(qū)：恒流區(qū)的特點(diǎn)：△iD/△uGS=gm≈常數(shù)

即：△iD=gm△uGS

（放大原理）

（a）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）。

（b）恒流區(qū)也稱(chēng)飽和區(qū)（預(yù)夾斷后）。

（c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。

（d）擊穿區(qū)?？勺冸娮鑵^(qū)恒流區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)4.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)(1)開(kāi)啟電壓UT

UT是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值,場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。

（2）夾斷電壓UP

UP是MOS耗盡型和結(jié)型FET的參數(shù)，當(dāng)uGS=UP時(shí),漏極電流為零。

（3）飽和漏極電流IDSS

MOS耗盡型和結(jié)型FET,當(dāng)uGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。

（4）輸入電阻RGS結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，RGS大于107Ω，MOS場(chǎng)效應(yīng)管,RGS可達(dá)109～1015Ω。（5）低頻跨導(dǎo)gm

gm反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用，單位是mS(毫西門(mén)子)。（6）最大漏極功耗PDM

PDM=UDSID，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。5.雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較雙極型三極管單極型場(chǎng)效應(yīng)管載流子多子擴(kuò)散少子漂移少子漂移輸入量電流輸入電壓輸入控制電流控制電流源電壓控制電流源輸入電阻幾十到幾千歐幾兆歐以上噪聲較大較小靜電影響不受靜電影響易受靜電影響制造工藝不宜大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成一.直流偏置電路

保證管子工作在飽和區(qū)，輸出信號(hào)不失真4.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1.自偏壓電路UGS=-IDR

注意：該電路產(chǎn)生負(fù)的柵源電壓，所以只能用于需要負(fù)柵源電壓的電路。計(jì)算Q點(diǎn)：UGS、ID、UDS已知UP，由UGS=-IDR可解出Q點(diǎn)的UGS、IDUDS=VDD-ID(Rd+R)再求：ID

二.場(chǎng)效應(yīng)管的交流小信號(hào)模型

與雙極型晶體管一樣，場(chǎng)效應(yīng)管也是一種非線(xiàn)性器件，在交流小信號(hào)情況下，也可以由它的線(xiàn)性等效電路—交流小信號(hào)模型來(lái)代替。

其中：gmugs是壓控電流源，它體現(xiàn)了輸入電壓對(duì)輸出電流的控制作用。稱(chēng)為低頻跨導(dǎo)。rds為輸出電阻，類(lèi)似于雙極型晶體管的rce。三.場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1.共源放大電路分析：（1）畫(huà)出共源放大電路的交流小信號(hào)等效電路。

（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻（4）求輸出電阻則（4）輸出電阻所以由圖有本章小結(jié)1．FET分為JFET和MOSFET兩種，工作時(shí)只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此稱(chēng)為單極性型晶體管。