山東理工模擬電子第3章

1、 第第3 3章章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路3.1 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管3.2 絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管3.3 場效應(yīng)管的主要參數(shù)及特點場效應(yīng)管的主要參數(shù)及特點3.4 場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路 場效應(yīng)三極管場效應(yīng)三極管（Field Effect Transistor, FET）簡）簡稱稱場效應(yīng)管場效應(yīng)管，是利用電場效應(yīng)來控制電流的，只有一種，是利用電場效應(yīng)來控制電流的，只有一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電，也稱載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電，也稱單極型三極管，單極型三極管，是一種電壓控制器件。是一種電壓控制器

2、件。場效應(yīng)管分類場效應(yīng)管分類結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管特點特點單極型器件單極型器件( (一種載流子導(dǎo)電一種載流子導(dǎo)電) )； 輸入電阻高；輸入電阻高；工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、成本低。成本低。第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路DSGN符號符號N型型溝溝道道N型硅棒型硅棒柵極柵極源極源極漏極漏極P+P+P 型區(qū)型區(qū)耗盡層耗盡層( (PN 結(jié)結(jié)) )在漏極和源極之間加在漏極和源極之間加上一個正向電壓，上一個正向電壓，N 型半型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電。以導(dǎo)電。3.1.1 結(jié)型場效應(yīng)管

3、的結(jié)構(gòu)結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管3.1 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管用改變用改變 uGS 大小來控制漏極電流大小來控制漏極電流 iD 的。的。GDSNN型型溝溝道道柵極柵極源極源極漏極漏極P+P+耗盡層耗盡層*在柵極和源極之間在柵極和源極之間加反向電壓，耗盡層會變加反向電壓，耗盡層會變寬，導(dǎo)電溝道寬度減小，寬，導(dǎo)電溝道寬度減小，使溝道本身的電阻值增大，使溝道本身的電阻值增大，漏極電流漏極電流 iD 減小，反之，減小，反之，漏極漏極 iD 電流將增加。電流將增加。 *耗

4、盡層的寬度改變耗盡層的寬度改變主要在溝道區(qū)。主要在溝道區(qū)。3.1.2 結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路1. uGS對對iD的影響：的影響：設(shè)設(shè)uDS = 0，在柵源之間加負(fù)電源在柵源之間加負(fù)電源 VGG，改變，改變 VGG 大小，觀察耗盡層的變化。大小，觀察耗盡層的變化。iD = 0gdSN型型溝溝道道P+P+ ( (a) ) uGS = 0uGS = 0 時，耗時，耗盡層比較窄，盡層比較窄，導(dǎo)電溝比較寬導(dǎo)電溝比較寬uGS 由零逐漸增大，由零逐漸增大，耗盡層逐漸加寬，導(dǎo)耗盡層逐漸加寬，導(dǎo)電溝相應(yīng)變窄。電溝相應(yīng)變窄。當(dāng)當(dāng)uGS=U

5、GS(off),耗盡層合耗盡層合攏，導(dǎo)電溝被夾斷攏，導(dǎo)電溝被夾斷,夾夾斷電壓斷電壓UGS(off)為負(fù)值為負(fù)值 ( (b) )UGS(off) uGS 0，在柵源間加負(fù)電源在柵源間加負(fù)電源VGG，觀察，觀察 uGS 變化時耗盡層和漏極變化時耗盡層和漏極 iD。GDSNiSiDP+P+VDDVGG( (b) )VDDGDSNiSiDP+P+VGG( (a) )UGS(off) 第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路( (1) ) 改變改變 uGS ，改變了改變了 PN 結(jié)中電場，控制了結(jié)中電場，控制了 iD ，故稱場效應(yīng)，故稱場效應(yīng)管；管； ( (2) )結(jié)型場效應(yīng)管柵源之間加反

6、向偏置電壓，使結(jié)型場效應(yīng)管柵源之間加反向偏置電壓，使 PN 反偏，反偏，柵極基本不取電流，因此，場效應(yīng)管輸入電阻很高。柵極基本不取電流，因此，場效應(yīng)管輸入電阻很高。VDDGDSNiSiDP+P+ VGG( (d) )VDDGDSNiSiDP+P+ VGG( (c) )特性曲線特性曲線第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路1. 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性( (N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例) )常數(shù)常數(shù) DS)(GSDUufiO uGSiDIDSSUGS(off) uGS = 0 ，ID 最大；最大；uGS 愈負(fù)，愈負(fù)，ID 愈??；愈?。籾GS = UGS(off)，ID 0

7、。兩個重要參數(shù)兩個重要參數(shù)飽和漏極電流飽和漏極電流 IDSS( (uGS = 0 時的時的 ID) )夾斷電壓夾斷電壓 UGS(off) ( (ID = 0 時的時的 uGS) )3.1.3 結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線 )(12GS(off)GSDSSDUuII 0 GSGS(off) uU（當(dāng)（當(dāng) 時）時）第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路2. 輸出特性（漏極特性）輸出特性（漏極特性）常數(shù)常數(shù) GS)(DSDUufi第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管的兩組特性曲線之間互相聯(lián)系，可根據(jù)漏場效應(yīng)管的兩組特性曲線之間互相聯(lián)系，可根據(jù)

8、漏極特性用作圖的方法得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性。極特性用作圖的方法得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性。UDS = 常數(shù)常數(shù)iD/mA0 0.5 1 1.5uGS /VUDS = 15 V5iD/mAuDS /V0UGS = 0 0.4 V 0.8 V 1.2 V 1.6 V10 15 20250.10.20.30.40.5結(jié)型場效應(yīng)管柵極基本不取電流，其輸入電阻很高，結(jié)型場效應(yīng)管柵極基本不取電流，其輸入電阻很高，可達(dá)可達(dá) 107 以上。如希望得到更高的輸入電阻，可采用絕以上。如希望得到更高的輸入電阻，可采用絕緣柵場效應(yīng)管。緣柵場效應(yīng)管。在漏極特性上用作圖法求轉(zhuǎn)移特性在漏極特性上用作圖法求轉(zhuǎn)移特性第三章第三章 場效應(yīng)管

9、及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路 由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為金屬金屬-氧化物氧化物-半半導(dǎo)體場效應(yīng)管導(dǎo)體場效應(yīng)管，或簡稱，或簡稱 MOS 場效應(yīng)管場效應(yīng)管。特點：輸入電阻可達(dá)特點：輸入電阻可達(dá) 109 以上。以上。類型類型N 溝道溝道P 溝道溝道增強型增強型耗盡型耗盡型增強型增強型耗盡型耗盡型uGS = 0 時漏源間存在導(dǎo)電溝道稱時漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場效應(yīng)管；耗盡型場效應(yīng)管；uGS = 0 時漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱時漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強型場效應(yīng)管。增強型場效應(yīng)管。3.2 絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)

10、管及其放大電路3.2.1 N 溝道增強型溝道增強型 MOS 場效應(yīng)管場效應(yīng)管1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)P 型襯底型襯底N+N+SiO2源極源極 S漏極漏極 d襯底引線襯底引線 B柵極柵極 g符號符號SgdB第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路2. 工作原理工作原理 絕緣柵場效應(yīng)管利用絕緣柵場效應(yīng)管利用 uGS 來來控制控制“感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷”的多少，改變的多少，改變由這些由這些“感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電形成的導(dǎo)電溝道的狀況，以控制漏極電流溝道的狀況，以控制漏極電流 iD。工作原理分析工作原理分析( (1) )uGS = 0 漏源之間相當(dāng)于兩個背靠漏源之間相當(dāng)于兩個背靠背的背的 PN

11、結(jié)，無論漏源之間加何結(jié)，無論漏源之間加何種極性電壓，種極性電壓，總是不導(dǎo)電總是不導(dǎo)電。SBDP 型襯底型襯底N+N+BgSd第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路( (2) ) uDS = 0，0 uGS UGS(th) )導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個楔形。導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個楔形。漏極形成電流漏極形成電流 ID 。靠近漏極溝道達(dá)到臨界開靠近漏極溝道達(dá)到臨界開啟程度，出現(xiàn)預(yù)夾斷。啟程度，出現(xiàn)預(yù)夾斷。由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大，由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大，uDS 逐漸增大時，導(dǎo)電逐漸增大時，導(dǎo)電溝道兩端電壓基本不變，溝道兩端電壓基本不變，iD 因而基本不變。因而基本不變。a. uDS UGS(th)

12、P 型襯底型襯底BgsduGSuDSN+N+P 型襯底型襯底N+BgsduGSuDSN+P 型襯底型襯底BgSduGSuDSN+N+P 型襯底型襯底N+N+BgSduGSuDS夾斷區(qū)夾斷區(qū)b. uDS= uGS UGS(th)，uGD = UGS(th)c. uDS uGS UGS(th)， uGD UGS(th)( (uGS UGS(th) )：飽和區(qū)：飽和區(qū)：擊穿區(qū)：擊穿區(qū)uGDUGS(th)時，若時，若uGS不變，則不變，則iD幾乎不變。幾乎不變。uGD=UGS(th)時，預(yù)夾斷時，預(yù)夾斷uDS進(jìn)一步增大，進(jìn)一步增大， iD迅速上升。迅速上升。第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及

13、其放大電路( (2) )轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性uGS UGS(th) 時時：UGS(th) 2UGS(th)IDOuGS /ViD /mAOIDO 為為 uGS =2UGS(th)時的時的iD值值第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路3.2.2 N 溝道耗盡型溝道耗盡型 MOS 場效應(yīng)管場效應(yīng)管P型襯底型襯底N+N+BgSd+制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子。制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子。即使即使 uGS = 0 也會形成也會形成 N 型導(dǎo)電溝道。型導(dǎo)電溝道。uGS = 0，uDS 0，產(chǎn)生，產(chǎn)生較大的漏極電流；較大的漏極電流；uGS 0； uGS 正、負(fù)

14、、零均可。正、負(fù)、零均可。 3 V輸出特性輸出特性iD/mAuDS /VO+1VuGS=0 1 V 2 V432151015 202GS(off)GSDSSD)1(UuIi iD/mAuGS /VOUGS(off)轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性IDSS第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路關(guān)于場效應(yīng)管符號的說明：關(guān)于場效應(yīng)管符號的說明：DGSBDGSBDGSBSGDN溝道增強型溝道增強型MOS管，襯管，襯底箭頭向里。底箭頭向里。漏、襯底和漏、襯底和源、分開，源、分開，表示零柵壓表示零柵壓時溝道不通。時溝道不通。表示襯底表示襯底在內(nèi)部沒在內(nèi)部沒有與源極有與源極連接。連接。N溝道耗溝道耗盡型盡型

15、MOS管。漏、管。漏、襯底和源襯底和源不斷開表不斷開表示零柵壓示零柵壓時溝道已時溝道已經(jīng)連通。經(jīng)連通。 N溝道結(jié)溝道結(jié)型型MOS管。管。沒有絕緣沒有絕緣層。層。第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路一、直流參數(shù)一、直流參數(shù)1. 飽和漏極電流飽和漏極電流 IDSS2. 夾斷電壓夾斷電壓 UGS(off)3. 開啟電壓開啟電壓 UGS(th)4. 直流輸入電阻直流輸入電阻 RGS為耗盡型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。為耗盡型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。為增強型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。為增強型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。為耗盡型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。為耗盡型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)。輸入電阻很高。

16、結(jié)型場效應(yīng)管一般在輸入電阻很高。結(jié)型場效應(yīng)管一般在 107 以上，絕以上，絕緣柵場效應(yīng)管更高，一般大于緣柵場效應(yīng)管更高，一般大于 109 。3.3 場效應(yīng)管的主要參數(shù)及特點場效應(yīng)管的主要參數(shù)及特點3.3.1 場效應(yīng)管的主要參數(shù)場效應(yīng)管的主要參數(shù)第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路二、交流參數(shù)二、交流參數(shù)1. 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo) gm2. 極間電容極間電容 用以描述柵源之間的電壓用以描述柵源之間的電壓 uGS 對漏極電流對漏極電流 iD 的控的控制作用。制作用。常數(shù)常數(shù) DSGSDmUuig單位：單位：iD 毫安毫安( (mA) )；uGS 伏伏( (V) )；gm 毫西門子毫西

17、門子( (mS) ) 這是場效應(yīng)管三個電極之間的等效電容，包括這是場效應(yīng)管三個電極之間的等效電容，包括 CGS、CGD、CDS。 極間電容愈小，則管子的高頻性能極間電容愈小，則管子的高頻性能愈好。一般為幾個皮法。愈好。一般為幾個皮法。iD 越大，越大，gm 越大。越大。第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路三、極限參數(shù)三、極限參數(shù)2. 漏源擊穿電壓漏源擊穿電壓 U(BR)DS3. 柵源擊穿電壓柵源擊穿電壓U(BR)GS當(dāng)漏極電流當(dāng)漏極電流 ID 急劇上升產(chǎn)生雪崩擊穿時的急劇上升產(chǎn)生雪崩擊穿時的 UDS 。 場效應(yīng)管工作時，柵源間場效應(yīng)管工作時，柵源間 PN 結(jié)處于反偏狀態(tài)，若結(jié)

18、處于反偏狀態(tài)，若UGS U(BR)GS ，PN 將被擊穿，這種擊穿與電容擊穿的將被擊穿，這種擊穿與電容擊穿的情況類似，屬于破壞性擊穿。情況類似，屬于破壞性擊穿。1.最大漏極電流最大漏極電流 IM4. 漏極最大允許耗散功率漏極最大允許耗散功率 PDM 由場效應(yīng)管允許的溫升決定。漏極耗散功率轉(zhuǎn)化由場效應(yīng)管允許的溫升決定。漏極耗散功率轉(zhuǎn)化為熱能使管子的溫度升高。為熱能使管子的溫度升高。第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路3.3.2 場效應(yīng)管的特點及使用注意事項場效應(yīng)管的特點及使用注意事項1 1、場效應(yīng)管的特點、場效應(yīng)管的特點(1) (1) 場效應(yīng)管是電壓控制元件，它以柵源電壓控制漏

19、極場效應(yīng)管是電壓控制元件，它以柵源電壓控制漏極電流，并通過低頻跨導(dǎo)反映它的放大能力；電流，并通過低頻跨導(dǎo)反映它的放大能力；(2) (2) 由于柵極基本不取電流，因此，輸入電阻非常高。由于柵極基本不取電流，因此，輸入電阻非常高。(3) (3) 由于低頻跨導(dǎo)較小，所以組成放大電路時，電壓放由于低頻跨導(dǎo)較小，所以組成放大電路時，電壓放大倍數(shù)比雙極性三極管的低；大倍數(shù)比雙極性三極管的低；(4) (4) 場效應(yīng)管只有一種載流子參與導(dǎo)電，而雙極性三極場效應(yīng)管只有一種載流子參與導(dǎo)電，而雙極性三極管既有多子又有少子參與導(dǎo)電，而少子受溫度、輻射管既有多子又有少子參與導(dǎo)電，而少子受溫度、輻射等因素影響較大，因而場

20、效應(yīng)管比雙極性三極管的溫等因素影響較大，因而場效應(yīng)管比雙極性三極管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、噪聲系數(shù)?。欢确€(wěn)定性好、抗輻射能力強、噪聲系數(shù)小；第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路(5) 場效應(yīng)管的漏極與源極可以互相使用，互換后特性場效應(yīng)管的漏極與源極可以互相使用，互換后特性變化不大。但如果制造時已將源極和襯底連在一起，變化不大。但如果制造時已將源極和襯底連在一起，則漏極與源極不能互換；則漏極與源極不能互換；(6) 場效應(yīng)管比三極管的種類多，且制造簡單，適于集場效應(yīng)管比三極管的種類多，且制造簡單，適于集成化，因而應(yīng)用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中；成化，因而應(yīng)用于大規(guī)模和超大

21、規(guī)模集成電路中；(7) 場效應(yīng)管不僅可用于放大電路和開關(guān)電路，而且還場效應(yīng)管不僅可用于放大電路和開關(guān)電路，而且還可以作壓控電阻使用；可以作壓控電阻使用；(8) 存放和運放存放和運放MOS場效應(yīng)管時，避免柵極懸空，應(yīng)將場效應(yīng)管時，避免柵極懸空，應(yīng)將柵極和源極相連。柵極和源極相連。第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路共同點：共同點：(1) 都具有放大作用，因此都能作為放大電路中都具有放大作用，因此都能作為放大電路中的核心元件。的核心元件。(2) 都有三個電極都有三個電極:對應(yīng)對應(yīng) FET的柵極的柵極g、源極、源極s和漏極和漏極d BJT的基極的基極b、發(fā)射極、發(fā)射極e和集電極和集

22、電極c(3) 都是非線性元件，所采用的分析方法也是基都是非線性元件，所采用的分析方法也是基本上一致的。本上一致的。2 2、場效應(yīng)管與晶體管的比較、場效應(yīng)管與晶體管的比較第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路雙極型三極管雙極型三極管場效應(yīng)三極管場效應(yīng)三極管結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)NPN型型PNP型型C、E一般不可倒置使用一般不可倒置使用 結(jié)型耗盡型結(jié)型耗盡型 N溝道溝道 P溝道溝道絕緣柵增強型絕緣柵增強型 N溝道溝道 P溝道溝道絕緣柵耗盡型絕緣柵耗盡型 N溝道溝道 P溝道溝道D、S一般可倒置使用一般可倒置使用載流子載流子多子、少子多子、少子多子多子輸入量輸入量電流輸入電流輸入電壓輸入電壓輸入控

23、制控制電流控制電流源電流控制電流源()電壓控制電流源電壓控制電流源 (gm)噪聲噪聲較大較大較小較小溫度特性溫度特性受溫度影響較大受溫度影響較大較小較小輸入電阻輸入電阻幾十到幾千歐姆幾十到幾千歐姆幾兆歐姆以上幾兆歐姆以上靜電影響靜電影響不受靜電影響不受靜電影響易受靜電影響易受靜電影響集成工藝集成工藝不易大規(guī)模集成不易大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成場效應(yīng)管與晶體管的比較及特點場效應(yīng)管與晶體管的比較及特點第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管和雙極性三極管一樣，都有三個極，并且場效應(yīng)管和雙極性三極管一樣，都有三個極，并且一一對應(yīng)。它們都能實現(xiàn)能量

24、的控制，構(gòu)成放大電路。一一對應(yīng)。它們都能實現(xiàn)能量的控制，構(gòu)成放大電路。 在組成放大電路時，場效應(yīng)管也有三種接法，即在組成放大電路時，場效應(yīng)管也有三種接法，即共共源放大電路源放大電路、共漏放大電路共漏放大電路和和共柵放大電路共柵放大電路，分析方法，分析方法也基本相同。也基本相同。 不同的是，場效應(yīng)管是通過柵源電壓不同的是，場效應(yīng)管是通過柵源電壓uGS來控制漏極來控制漏極電流電流iD的，因此需要有合適的柵源電壓。的，因此需要有合適的柵源電壓。 共柵電路電路很少使用，主要介紹共柵電路電路很少使用，主要介紹N溝道增強型溝道增強型MOS場效應(yīng)管場效應(yīng)管組成的共源和共漏放大電路。組成的共源和共漏放大電路。

25、3.4場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路VDD+uO iDVT+ uiVGGRGSDGRD與雙極型三極管對應(yīng)關(guān)系與雙極型三極管對應(yīng)關(guān)系b G , e S , c D 為了使場效應(yīng)管為了使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)實現(xiàn)放工作在恒流區(qū)實現(xiàn)放大作用，應(yīng)滿足：大作用，應(yīng)滿足：GS(th)GSDSGS(th)GS UuuUu ( (UGS(th)：開啟電壓：開啟電壓) )3.4.1 共源極放大電路共源極放大電路即即 uGD = uGS uDS UGS(th)第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路近似估算法近似估算法圖解法圖解法 (1) 近似估

26、算法近似估算法MOS 管柵極電流為零管柵極電流為零當(dāng)當(dāng) ui = 0 時時UGSQ = VGG而而 iD 與與 uGS 之間近似滿足之間近似滿足2GS(th)GSDOD)1( UuIiIDO 為為 uGS = 2UT 時時iD的值的值2GS(th)GSQDODQ)1( UUIIDDQDDDSQRIVU 則靜態(tài)漏極電流為則靜態(tài)漏極電流為Q點：點：UGSQ 、 IDQ 、UDSQ1、靜態(tài)分析、靜態(tài)分析VDD+uO iDVT+ uiVGGRGSDGRD第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路(2) 圖解法圖解法VDDDDDRVIDQUDSQQ利用式利用式 uDS = VDD iDRD

27、畫出直流負(fù)載線。畫出直流負(fù)載線。圖中圖中 IDQ、UDSQ 即為靜態(tài)值。即為靜態(tài)值。UGSQ = VGG第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路例例1：已知已知VDD =20V、RD=3k 、 RS=1k 、 RG=500k 、UGS(off)= 4V、IDSS=8mA，確定靜態(tài)工作點。確定靜態(tài)工作點。UGSQ = IDQRS2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII UDSQ= = VDD IDQ(RD + RS )= 12 VQ點為點為UGSQ = 2V，IDQ=2mA0G Ugds第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路DSDSDGSGSDDdddGSD

28、SuuiuuiiUU DSGSd1durugdsm 如果輸入正弦信號，則可用相量代替上式中的變量。如果輸入正弦信號，則可用相量代替上式中的變量。dSdsgsmd1UrUgI 由于沒有柵極電流，所以柵源是懸空的。由于沒有柵極電流，所以柵源是懸空的。幾百千歐幾百千歐+gsUgsmUgdsUdIdSrgdssg+ uGS+ uDSd2、動態(tài)分析、動態(tài)分析(1) 場效應(yīng)管微變等效電路場效應(yīng)管微變等效電路第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù) gm 和和 rds根據(jù)定義通過在特性曲線上作圖方法中求得。根據(jù)定義通過在特性曲線上作圖方法中求得。用求導(dǎo)的方法計算用求導(dǎo)的方法計算

29、 gmDDOGS(th)GS(th)GSGS(th)DOGSDm2)1(2ddiIUUuUIuig 在在 Q 點附近，可用點附近，可用 IDQ 表示上式中表示上式中 iD，則則DQDOGS(th)m2IIUg 一般一般 gm 約為約為 0.1 至至 20 mS。 rds 為幾百千歐的數(shù)量級。為幾百千歐的數(shù)量級。當(dāng)當(dāng) RD 比比 rds 小得多時，可認(rèn)為小得多時，可認(rèn)為等效電路的等效電路的 rDS 開路開路。 1)-(2GS(th)GSDODUuIi 第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路(2) 用微變等效電路法分析共源極放大電路用微變等效電路法分析共源極放大電路VDD+uO i

30、DVT+ uiVGGRGSDGRD D+ gsUgsmUgoUdIDRGSRG+ iU微變等效電路微變等效電路第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)因柵極電流為零，因柵極電流為零，gsiUU DgsmDdoRUgRIU DmioRgUUAu 輸出電阻輸出電阻 Ro = RD 輸入電阻輸入電阻近似等于近似等于FET柵源間的電阻柵源間的電阻MOS管輸入電阻高達(dá)管輸入電阻高達(dá) 1010 。 D+ gsUgsmUgoUdIDRGSRG+ iU第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路+ VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+iUo

31、U3.4.2分壓分壓自偏壓式共源放大電路自偏壓式共源放大電路第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析SDQDD211GSQRIVRRRU SQGQGSQUUU UDSQ = VDD IDQ (RD + RS)-近似估算法近似估算法直流通路直流通路DD211GQVRRRU SDQSQRIU VTSDGRDR2VDD+RSR1RG2GS(th)GSQDODQ)1( UUII第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路圖解法圖解法由式由式可做出一條直線，另可做出一條直線，另外，外，iD 與與 uGS 之間滿足轉(zhuǎn)之間滿足轉(zhuǎn)移特性曲線的規(guī)律，二者移特性曲線的規(guī)律，二者之間交點為靜態(tài)工作點。之間交點為靜態(tài)工作點。確定確定 UGSQ， IDQ 。SDDD211GSRiVRRRu uGS/ViD/mAO24612QIDQUGSQSGQRUUGQ第三章第三章 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路SDDDRRV 根據(jù)漏極回路方程：根據(jù)漏極回路方程：在漏極特性曲線在漏極特性曲線上做直流負(fù)載線，上做直流負(fù)載線， 與與 uGS = UGS