第9講場(chǎng)效應(yīng)管

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：共源（CS）、共柵（CG）、共漏（CD）三種組態(tài)放大器的分析方法及性能比較。難點(diǎn)：結(jié)型和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和工作原理1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管及放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路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)分類(lèi)：耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道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)

（1

）JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

（2）

JFET的特性曲線及參數(shù)

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)（1）JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)#符號(hào)中的箭頭方向表示什么？（1）JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)2.工作原理

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管①VGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS＜0時(shí)（以N溝道JFET為例）

當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓VGS稱(chēng)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②VDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS=0時(shí)，VDSIDG、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(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③

VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP<VGS<0時(shí)，

導(dǎo)電溝道更容易夾斷，

對(duì)于同樣的VDS，

ID的值比VGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處VGD=VGS-VDS=VP柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道變窄溝道消失稱(chēng)為夾斷uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須加負(fù)電壓？UGS（off）結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響uGS＞UGS（off）且不變，VDD增大，iD增大。預(yù)夾斷uGD＝UGS（off）VDD的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于uGS。場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGD>UGS（off）uGD<UGS（off）結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管綜上分析可知

溝道中只有一種類(lèi)型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱(chēng)為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管#為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管#JFET有正常放大作用時(shí)，溝道處于什么狀態(tài)？（2）JFET的特性曲線及參數(shù)2.轉(zhuǎn)移特性VP1.輸出特性①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：

③

低頻跨導(dǎo)gm：或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3.主要參數(shù)漏極電流約為零時(shí)的VGS值。VGS=0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(mén)子)。④輸出電阻rd：

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3.主要參數(shù)⑤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107Ω。MOS場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管分類(lèi)MOS場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型的MOS管P溝道增強(qiáng)型的MOS管N溝道耗盡型的MOS管P溝道耗盡型的MOS管N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管漏極D→集電極C源極S→發(fā)射極E柵極G→基極B襯底B電極—金屬絕緣層—氧化物基體—半導(dǎo)體因此稱(chēng)之為MOS管

當(dāng)UGS較小時(shí)，雖然在P型襯底表面形成一層耗盡層，但負(fù)離子不能導(dǎo)電。當(dāng)UGS=UT時(shí),在P型襯底表面形成一層電子層，形成N型導(dǎo)電溝道，在UDS的作用下形成ID。N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作原理增強(qiáng)型MOS管UDSID++--++--++++----UGS反型層

當(dāng)UGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的PN結(jié)，無(wú)論UDS之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流ID,即ID≈0.

當(dāng)UGS>UT時(shí),溝道加厚，溝道電阻減少，在相同UDS的作用下，ID將進(jìn)一步增加開(kāi)始無(wú)導(dǎo)電溝道，當(dāng)在UGSUT時(shí)才形成溝道,這種類(lèi)型的管子稱(chēng)為增強(qiáng)型MOS管增強(qiáng)型MOS管uDS對(duì)iD的影響

用場(chǎng)效應(yīng)管組成放大電路時(shí)應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強(qiáng)型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)uGD＝UGS（th）,預(yù)夾斷iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用來(lái)克服夾斷區(qū)的電阻耗盡型MOS管

耗盡型MOS管在

uGS＞0、uGS

＜0、uGS

＝0時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。加正離子小到一定值才夾斷uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線增強(qiáng)型MOS管UGS一定時(shí)，ID與UDS的變化曲線，是一族曲線

ID=f(UDS)UGS=C輸出特性曲線1.可變電阻區(qū)：

ID與UDS的關(guān)系近線性

ID≈2K(UGS-UT)UDSUGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)當(dāng)UGS變化時(shí)，RON將隨之變化因此稱(chēng)之為可變電阻區(qū)當(dāng)UGS一定時(shí)，RON近似為一常數(shù)因此又稱(chēng)之為恒阻區(qū)N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線增強(qiáng)型MOS管輸出特性曲線2.恒流區(qū)：該區(qū)內(nèi)，UGS一定，ID基本不隨UDS變化而變3.擊穿區(qū)：

UDS

增加到某一值時(shí)，ID開(kāi)始劇增而出現(xiàn)擊穿。當(dāng)UDS

增加到某一臨界值時(shí)，ID開(kāi)始劇增時(shí)UDS稱(chēng)為漏源擊穿電壓。UGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)MOS管的特性1)增強(qiáng)型MOS管2)耗盡型MOS管開(kāi)啟電壓夾斷電壓3.場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)

工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性u(píng)GS=0可工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？uGS＞0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？uGS＜0才工作在恒流區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管有哪幾種？

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)分析三種基本放大電路的性能比較

（1）

FET的直流偏置及靜態(tài)分析

（2）

FET放大電路的小信號(hào)模型分析法(1)靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法

1.基本共源放大電路

根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間加極性合適的電源2.自給偏壓電路由正電源獲得負(fù)偏壓稱(chēng)為自給偏壓3.分壓式偏置電路為什么加Rg3?其數(shù)值應(yīng)大些小些？即典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定電路近似分析時(shí)可認(rèn)為其為無(wú)窮大！根據(jù)iD的表達(dá)式或轉(zhuǎn)移特性可求得gm。與晶體管的h參數(shù)等效模型類(lèi)比：

基本共源放大電路的動(dòng)態(tài)分析若Rd=3kΩ，R