模擬電子技術(shù)電子教案第四章

1、模擬電子技術(shù)電子教案第四章第1頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四第四章 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路第2頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四教學(xué)目標(biāo) 場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件。建議在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)，注意與三極管及三極管放大電路對(duì)比學(xué)習(xí)。本章應(yīng)掌握以下內(nèi)容： 掌握效應(yīng)管的主要特點(diǎn) 熟悉場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 了解場(chǎng)效應(yīng)管放大器的分析方法第3頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四教學(xué)內(nèi)容4. 1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4. 2 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管4. 3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)4. 4 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)4. 5 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路第4頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)3

2、7分，星期四 晶體三極管是電流控制器件，輸入端始終存在電流，故晶體三極管組成的放大電路，其輸入電阻均不高。 場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，輸入端電流可以為零，故晶體三極管組成的放大電路，其輸入電阻可以做得很大。 第5頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四場(chǎng)效應(yīng)管分類按其結(jié)構(gòu)的不同分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。按工作性能可分為耗盡型和增強(qiáng)型。根據(jù)載流子通道又可分為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管。 第6頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四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)分類第

3、7頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四4. 1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管第8頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四1.結(jié)構(gòu)、符號(hào)第9頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四2.工作原理第10頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四2.工作原理第11頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作基理仍是PN結(jié)。此時(shí)PN結(jié)必須是反向偏置 其工作過程：改變柵極電壓UGS的大小改變PN結(jié)阻擋層的寬窄改變載流子通道(溝道)的寬窄改變通道電阻的大小從而控制漏極電流iD的大小。 工作原理小結(jié)第12頁，共41頁，2022年

4、，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四3.特性曲線 輸出特性曲線反映了當(dāng)柵源電壓一定時(shí)，漏極電流iD與漏源電壓UDS間的關(guān)系曲線 第13頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四3.特性曲線654321u /VGSPU =-4Vi /mADDSSI0-1-2-3-4圖 4-5 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線反映了柵極電壓對(duì)漏極電流的控制能力，即iD=f(UGS)| UDS=常數(shù) Up為夾斷電壓 第14頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四3.特性曲線第15頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四3.特性曲線VP第16頁，共41頁，2022

5、年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四小結(jié) 溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電， 所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受UGS控制預(yù)夾斷前iD與UDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后， iD趨于飽和。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。第17頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四4. 2 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型(Enhancement)耗盡型(Depletion)N溝道P溝道N溝道P溝道MOSFET絕緣柵型(IGFET)第18頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四1

6、.增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)、符號(hào)柵極與襯底間有一層絕緣層，故柵極電流iG=0。所以其輸入電阻可進(jìn)一步提高，可達(dá)1014歐 SiO2絕緣層第19頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四1.增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)、符號(hào)第20頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四2.增強(qiáng)型工作原理第21頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四3.增強(qiáng)型特性曲線UT為開啟電壓 第22頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四1.耗盡型結(jié)構(gòu)、符號(hào)第23頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四1.耗盡型結(jié)構(gòu)、符號(hào)第24頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，

7、星期四2.耗盡型工作原理第25頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四3.耗盡型特性曲線Up為夾斷電壓 第26頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四4. 3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)直流參數(shù)飽和漏極電流IDSS夾斷電壓UP開啟電壓UT直流輸入電阻RGS第27頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四4. 3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)交流參數(shù)跨導(dǎo)gm 它反映了柵源電壓UGS對(duì)漏極電流ID的控制能力，是反映管子放大能力的參數(shù) 第28頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四4. 3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)極限參數(shù) 漏極最大允許耗散功率PDm漏源間擊穿電

8、壓BUDS柵源擊穿電壓BUGS第29頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四4. 4 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)與三極管相比，場(chǎng)效應(yīng)管具有如下特點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，通過UGS來控制ID。輸入電流為零，故輸入電阻比較高。場(chǎng)效應(yīng)管是多數(shù)載流子導(dǎo)電，故噪聲小，受輻射影響小，熱穩(wěn)定性好。場(chǎng)效應(yīng)管的制造工藝簡(jiǎn)單，有利于大規(guī)模集成。 第30頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四場(chǎng)效應(yīng)管與晶體三極管的比較 比較項(xiàng)目 晶體三極管場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu) NPN型PNP型C極與E極一般不可交換使用 結(jié)型耗盡型 N溝道 P 溝道 絕緣柵增強(qiáng)型 N溝道 P 溝道絕緣柵耗盡型 N溝道 P 溝道D極與S

9、極一般可交換使用導(dǎo)電特性多子擴(kuò)散、少子漂移 多子漂移 輸入量電流輸入電壓輸入噪聲較大較小控制電流控制電流源電壓控制電流源溫度特性 受溫度影響較大 受溫度影響較小并有零溫度系數(shù)點(diǎn) 輸入電阻 幾十到幾千歐姆 幾兆歐姆以上 靜電影響 不受靜電影響 易受靜電影響 集成工藝 不易大規(guī)模集成 適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成 第31頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四第32頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四聲卡顯卡第33頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四機(jī)房防靜電地板 第34頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四防靜電工作臺(tái) 第35

10、頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四第36頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四防靜電衣服、帽子 第37頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四CMOS的概念CMOS（Complementary Metal-Oxicle-Semiconductor ）是指互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。PMOS管和NMOS管共同構(gòu)成的互補(bǔ)型MOS電路 。第38頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四集成電路 、芯片SRAM靜態(tài)RAM（Static RAM） 靜態(tài)RAM速度非?？欤灰娫创嬖趦?nèi)容就不會(huì)消失。但他的基本存儲(chǔ)電路是由6個(gè)MOS管組成1位。集成度較低，功耗也較大。一般高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache memory）用它組成。CMOS傳感器是目前最常見的數(shù)字圖像傳感器，廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、照相手機(jī)和攝像頭等產(chǎn)品上。 的應(yīng)用第39頁，共41頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)37分，星期四在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，CMOS常指保存計(jì)算機(jī)基本啟動(dòng)信息(如日期、時(shí)間、啟動(dòng)設(shè)置等)的芯片。CMOS是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，是用來保存BIOS的硬件配置和用戶對(duì)某些參數(shù)的設(shè)定。CMOS可由主板的電池供電，即使系統(tǒng)掉電，信息也不會(huì)丟失。CMOS RAM本身只是一塊存儲(chǔ)器，只有數(shù)據(jù)保存功能。而對(duì)BIOS中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定要通