《MOS管放大電路》課件

模擬電子技術(shù)AnalogElectronicTechnology精選課件ppt5場效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管5.5各種放大器件電路性能比較5.2MOSFET放大電路精選課件pptP溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強(qiáng)型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應(yīng)管的分類：(電場效應(yīng)，單極性管，電壓控制電流)增強(qiáng)型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，沒有導(dǎo)電溝道耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導(dǎo)電溝道存在N溝道P溝道（耗盡型）精選課件ppt場效應(yīng)管的符號N溝道MOSFET耗盡型增強(qiáng)型P溝道MOSFETN溝道JFETP溝道JFET精選課件pptN溝道增強(qiáng)型MOSFET工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當(dāng)vGS≤0時無導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時，也無電流產(chǎn)生。當(dāng)0<vGS<VT時產(chǎn)生電場，但未形成導(dǎo)電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。當(dāng)vGS≥VT時在電場作用下產(chǎn)生導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產(chǎn)生。（平板電容器）

vGS越大，導(dǎo)電溝道越厚VT稱為開啟電壓，典型值0.5-1Ｖ精選課件ppt2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用

靠近漏極d處的電位升高

電場強(qiáng)度減小

溝道變薄當(dāng)vGS一定（vGS>VT）時，vDS

ID

溝道電位梯度

整個溝道呈楔形分布精選課件ppt當(dāng)vGS一定（vGS≥VT）時，vDS

ID

溝道電位梯度

當(dāng)vDS增加到使vGD=VT時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT精選課件ppt預(yù)夾斷后，vDS

夾斷區(qū)延長

溝道電阻

ID基本不變2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用精選課件ppt2.工作原理（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。精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程①截止區(qū)當(dāng)vGS＜VT時，導(dǎo)電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。②可變電阻區(qū)vDS≤（vGS－VT）③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）精選課件ppt3.

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控制的可變電阻精選課件ppt3.

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②可變電阻區(qū)

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(dǎo)因子其中Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位：mA/V2精選課件ppt3.

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iDV-I特性：精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（2）轉(zhuǎn)移特性精選課件ppt5.1.2N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(fù)的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流精選課件ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）當(dāng)vGS>0時

由于絕緣層的存在，并不會產(chǎn)生柵極電流，而是在溝道中感應(yīng)出更多的負(fù)電荷，使溝道變寬。在vDS的作用下，iD將有更大的數(shù)值。溝道變窄，從而使漏極電流減小。當(dāng)vGS為負(fù)電壓到達(dá)某個值時，耗盡區(qū)擴(kuò)展到整個溝道，溝道完全被夾斷，即使有vDS，也不會有漏極電流iD，此時的柵源電壓稱為夾斷電壓VP。當(dāng)vGS<0

時VP為負(fù)值。精選課件ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET2.V-I特性曲線及大信號特性方程（N溝道增強(qiáng)型）用夾斷電壓代替開啟電壓（N溝道增強(qiáng)型）飽和漏電流精選課件ppt5.1.3P溝道MOSFET除vGS和vDS的極性為負(fù)以及開啟電壓VT為負(fù)以外，電流iD流入源極，流出漏極，其他和NMOS相同。因為NMOS器件可以做得更小，運行更快，并且NMOS比PMOS需要的電源更低，因此NMOS已經(jīng)取代了PMOS技術(shù)。CMOSBiCMOS精選課件ppt5.1.4溝道長度調(diào)制效應(yīng)實際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為

m當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時，

＝0，曲線是平坦的。

修正后精選課件ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)NMOS增強(qiáng)型1.開啟電壓VT（增強(qiáng)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）二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds

當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時，

＝0，rds→∞

精選課件ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)2.低頻互導(dǎo)gm

二、交流參數(shù)考慮到則其中精選課件ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)三、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

精選課件ppt在恒流區(qū)時g-s、d-s間的電壓極性P2495.1.1P2495.1.2精選課件ppt5.2MOSFET放大電路5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算2.圖解分析3.小信號模型分析精選課件ppt5.2.1MOSFET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精選課件ppt5.2.1MOSFET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）假設(shè)工作在飽和區(qū)，即驗證是否滿足如果不滿足，則說明假設(shè)錯誤須滿足VGS>VT，否則工作在截止區(qū)再假設(shè)工作在可變電阻區(qū)即精選課件ppt假設(shè)工作在飽和區(qū)滿足假設(shè)成立，結(jié)果即為所求。解：例：設(shè)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，精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（2）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路飽和區(qū)需要驗證是否滿足精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)時，vI＝0，VG＝0，ID＝I電流源偏置VDS＝VDD－IDRd－VS（飽和區(qū)）VS＝VG－VGS＝－VGS精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路2.圖解分析由于負(fù)載開路，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線相同精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路3.小信號模型分析（1）模型=0時高頻小信號模型0時忽略精選課件ppt3.小信號模型分析解：例5.2.