第5章場效應(yīng)管放大電路new

5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5場效應(yīng)管放大器場效應(yīng)管是電壓控制器件。它具有輸入阻抗高，噪聲低的優(yōu)點。本章是本課程的難點，但不是本課程的重點。由于學(xué)時數(shù)少，又因為場效應(yīng)管放大電路與三極管放大電路有許多相同之處，所以，本章學(xué)習(xí)采用對比學(xué)習(xí)法，即將場效應(yīng)管與三極管放大電路比較，了解相同點，掌握不同點。第5章場效應(yīng)管放大器1.了解FET的工作原理，熟悉其特性曲線2.掌握Q點、AV、Ri、Ro計算3.掌握基本概念溝道，夾斷，預(yù)夾斷，自偏壓，增強，耗盡等等。本章要求5場效應(yīng)管放大器三極管特點電流控制器件（基極電流控制晶體管導(dǎo)電能力）輸入阻抗不高雙極型器件（兩種載流子：多子少子參與導(dǎo)電）噪聲高場效應(yīng)管特點電壓控制器件（用電壓產(chǎn)生電場來控制材料的導(dǎo)電能力）故稱為FieldEffectTransistor輸入阻抗極高單極型器件（一種載流子：多子參與導(dǎo)電）噪聲小缺點速度慢（∵有寄生電容效應(yīng)）5場效應(yīng)管放大器FET分類結(jié)型場效應(yīng)管JFET（按導(dǎo)電類型）P溝道N溝道絕緣柵型場效應(yīng)管耗盡型MOSFET(按工作方式)增強型P溝道N溝道P溝道N溝道本章只介紹這兩種N溝道JFET結(jié)構(gòu)橫截面示意圖sgdP+NP+SiO2保護層5.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）1.結(jié)構(gòu)5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）5.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)一塊N型半導(dǎo)體材料在兩邊各擴散一個高雜質(zhì)濃度的P+區(qū)形成兩個不對稱的PN結(jié)，即耗盡層分別在P+區(qū)上制作金屬電極把兩個金屬電極并聯(lián)在一起，引出一個電極g(gate)，稱為柵極在N型半導(dǎo)體的兩端制作金屬電極各引出一個電極，分別稱為源極s(source)和漏極d(drain)dP+P+NgsPN結(jié)耗盡層PN結(jié)耗盡層5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）5.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)把兩個PN結(jié)中間的N型區(qū)稱為導(dǎo)電溝道，這種結(jié)構(gòu)的JFET我們稱為N溝JFETdP+P+NgsPN結(jié)耗盡層PN結(jié)耗盡層N溝JFET符號dgsN溝JFET符號中箭頭的方向，表示柵PN結(jié)正偏時柵電流的方向5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）5.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)同理，若用P襯底，擴散高濃度N+，得到

P溝JFETdN+N+PgsPN結(jié)耗盡層PN結(jié)耗盡層P溝JFET符號dgsP溝JFET符號中箭頭的方向，表示柵PN結(jié)正偏時柵電流的方向5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）5.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理2.工作原理N溝JFET與

P溝JFET雖然結(jié)構(gòu)不同，但工作原理相同，下面以N溝JFET討論JFET的工作原理。dP+P+Ngs實質(zhì)上是討論柵源電壓vGS對漏極電流iD的控制作用，以及漏極電壓vDS對漏極電流iD的影響。①vGS對導(dǎo)電溝道的控制作用當(dāng)vGS＜0時

當(dāng)溝道夾斷時,溝道電阻無窮大。此時對應(yīng)的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓vp。對于N溝道的JFET，vp<vGS＜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，溝道電阻繼續(xù)變大ID繼續(xù)變小DP+P+NGSVDSIDVGS當(dāng)vGS=0時，溝道最寬，溝道電阻最小，在vDS的作用下N溝道內(nèi)的電子定向運動形成漏極電流ID,此時最大。溝道電阻變大ID變小2、結(jié)型場效應(yīng)管（JFET)的工作原理

正常工作時，在反偏條件下，N溝道管加負(fù)柵源電壓，P溝道管加正柵源電壓，否則將會出現(xiàn)柵流。加入vGS使溝道變窄，該類型效應(yīng)管稱為耗盡型所以柵源電壓vGS可以有效地控制溝道電阻的大小。(2)漏源電壓vDS對iD的影響

隨vDS增大，這種不均勻性越明顯。當(dāng)vDS增加到使vGD=vGS-vDS=vp時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷點。

當(dāng)vDS繼續(xù)增加時，預(yù)夾斷區(qū)向源極方向伸長。電阻增大，把vDS增加不能使漏極電流iD也增大，漏極電流iD趨于飽和（恒流）。在柵源間加vGS(Vp<vGS＜0)為定值，漏源間加電壓vDS>0.由于漏源間有一電位梯度vDS漏端耗盡層所受的反偏電壓為vGD=vGS-vDS源端耗盡層所受的反偏電壓為vGD=vGS

使靠近漏端的耗盡層比源端厚，溝道比源端窄，故vDS對溝道的影響是不均勻的，使溝道呈楔形，對iD有阻礙作用，vDS較小時溝道靠近D區(qū)仍較寬，阻礙作用小，

iD與vDS近似呈線性關(guān)系。③vGS和vDS同時作用時當(dāng)vp<vGS<0時，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對于同樣的vDS，

ID的值比vGS=0時的值要小。在預(yù)夾斷處vGD=vGS-vDS=vp2、結(jié)型場效應(yīng)管（JFET)的工作原理DP+P+NGSVDSIDVGS在預(yù)夾斷前vGD=vGS-vDS<

vp在預(yù)夾斷后vGD=vGS-vDS>vp綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場效應(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。

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。

JFET是利用PN結(jié)反向電壓對耗盡層厚度的控制，來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制漏極電流的大小。5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）由于場效應(yīng)管的輸入電流iG≈0，討論其輸入特性沒有意義，故場效應(yīng)管的伏安特性用輸出特性和轉(zhuǎn)移特性描述。5.1.2JFET的特性曲線++––輸出特性轉(zhuǎn)移特性輸出特性和轉(zhuǎn)移特性表述的是同一個物理特性1)．輸出特性24061020可變電阻區(qū)放大區(qū)截止區(qū)5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）(1)可變電阻區(qū)圖中黃線預(yù)夾斷軌跡的左側(cè)

各區(qū)的特點：24061020可變電阻區(qū)5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）特點:(1)當(dāng)VGS為定值時,管子的漏源間呈線性電阻，且其阻值受

VGS控制。|vGS|越小，溝道越寬，溝道電阻越小，曲線斜率越大。

（2）管壓降VDS

很小。條件：源端與漏端溝道都不夾斷(2)放大區(qū)放大區(qū)也稱為飽和區(qū)、恒流區(qū)。圖中黃線預(yù)夾斷軌跡的右側(cè)(2)受控性：iD只受vGS的控制。24061020放大區(qū)5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）條件:(1)源端溝道未夾斷(2)漏端溝道夾斷用途:可做放大器和恒流源。特點:(1)恒流性：曲線近似為一組平行于橫軸的直線，輸出電流iD

基本上不受輸出電壓VDS

的影響。a.vGS＜VP

(3)截止區(qū)b.溝道完全夾斷c.

iD≈0，場效應(yīng)管截止24061020截止區(qū)5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）2)．轉(zhuǎn)移特性表示場效應(yīng)管的vGS對iD的控制特性。定義轉(zhuǎn)移特性曲線可由輸出特性曲線得到5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）????（1）對于不同的vDS，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性曲線不同。曲線特點：（2）當(dāng)管子工作于恒流區(qū)時，轉(zhuǎn)移特性曲線基本重合。??105.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）（3）電流方程與飽和漏極電流IDSS或稱為零偏漏極電流5.1.3結(jié)型場效應(yīng)管的主要參數(shù)

(1)夾斷電壓VP

(2)飽和漏極電流IDSS（也稱為零偏漏極電流）5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）(3)跨導(dǎo)gm也稱為互導(dǎo)。其定義為：當(dāng)管子工作在放大區(qū)時，由于求解管子的跨導(dǎo)可見，gm與IDQ有關(guān)。IDQ越大，gm也就越大5.1.3結(jié)型場效應(yīng)管的主要參數(shù)

(5)直流輸入電阻RGS

(4)輸出電阻rd

(6)最大漏源電壓V(BR)DS——JFET發(fā)生擊穿時對應(yīng)的漏源電壓稱為V(BR)DS最大漏源電壓。

5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）(7)最大柵源電壓V(BR)GS當(dāng)柵源電壓增大，柵極與溝道的PN結(jié)反向擊穿，柵極電流急劇上升時的柵源電壓稱為V(BR)GS最大柵源電壓。5.1.3結(jié)型場效應(yīng)管的主要參數(shù)

JFET的極限參數(shù)，當(dāng)漏極功耗超過最大漏極功耗PDM時，管子發(fā)熱，溫度過高導(dǎo)致器件損壞。(8)最大漏極功耗PDM5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）(9)極間電容柵源電容Cgs柵漏電容Cgd漏源電容Cds例在圖示電路中，已知場效應(yīng)管的；問在下列三種情況下，管子分別工作在那個區(qū)？（b）（c）（a）5.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）GDS解（a）因為vGS<VP管子工作在截止區(qū)。（b）因管子工作在放大區(qū)。

（c）因管子工作在可變電阻區(qū)。

N溝道MOSFET或者IGFET耗盡型增強型P溝道N溝道P溝道絕緣柵型場效應(yīng)管的類別

5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）結(jié)型場效應(yīng)管的輸入電阻雖然可達106～109W，在使用中若要求輸入電阻更高，仍不能滿足要求。絕緣柵型場效應(yīng)管又稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）具有更高輸入電阻，可高達1015W。且有制造工藝簡單、適于集成等優(yōu)點。增強型MOS管在vGS=0時，無導(dǎo)電溝道。耗盡型MOS管在vGS=0時，已有導(dǎo)電溝道存在。溝道:載流子的通道5.2.1N溝道增強型MOSFET的結(jié)構(gòu)gsdN+N+SiO2保護層AlbP5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）N溝道增強型MOSFET結(jié)構(gòu)橫截面示意圖PN+SGDN+以P型半導(dǎo)體作襯底形成兩個PN結(jié)SiO2保護層Al金屬電極從襯底引出電極兩邊擴散兩個高濃度的N區(qū)Al金屬電極Al金屬電極5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）PN+SGDN+半導(dǎo)體Semiconductor氧化物Oxide5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）金屬Metal5.2.1N溝道增強型MOSFET的結(jié)構(gòu)表示符號GSD襯底NP+SGDP+5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）P溝道增強型MOSFET的結(jié)構(gòu)表示符號GSDPN+SGDN+5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理–++–與JFET相似，MOSFET的工作原理同樣表現(xiàn)在：柵壓vGS對溝道導(dǎo)電能力的控制，漏源電壓vDS對漏電流的影響。iDPN+SGDN+5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理–++–(1)vGS對溝道的控制作用當(dāng)vGS=0時，漏源極間是兩個背靠背的PN結(jié)，無論漏源極間如何施加電壓，總有一個PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏-源極間沒有導(dǎo)電溝道，將不會有漏電流出現(xiàn)iD≈0。iDPN+SGDN+5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理–++–(1)vGS對溝道的控制作用,vDS=0當(dāng)vGS>0較小時，則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個電場。其電場方向垂直于半導(dǎo)體表面，由柵極指向襯底的電場。由于vGS數(shù)值較小，吸引電子的能力不強時，漏源極之間仍無導(dǎo)電溝道出現(xiàn)，管子仍不能導(dǎo)通，處于截止?fàn)顟B(tài)，iD≈0。。

在電場的作用下空穴被排斥而電子被吸引。使柵極附近的P型襯底中剩下不能移動的受主離子(負(fù)離子)，形成耗盡層。電場排斥空穴形成耗盡層iDPN+SGDN+5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理–++–(1)vGS對溝道的控制作用,vDS=0當(dāng)vGS>VT時，電場增強將P襯底的電子吸引到表面，這些電子在柵極附近的P襯底表面便形成一個N型薄層，稱為反型層形成導(dǎo)電溝道出現(xiàn)反型層且與兩個N+區(qū)相連通，在漏源極間形成N型導(dǎo)電溝道。iD把開始形成反型層的VGS值稱為該管的開啟電壓VT5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理(1)vGS對溝道的控制作用,vDS=0vGS越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場就越強，吸引到P襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。PN+SGDN+–++–導(dǎo)電溝道增厚溝道電阻減小iD5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理(1)vGS對溝道的控制作用,vDS=0綜上所述：N溝道MOS管在vGS＜VT時，不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。這種必須在vGS≥VT時才能形成導(dǎo)電溝道的MOS管稱為增強型MOS管。只有當(dāng)vGS≥VT時，方能形成溝道。PN+SGDN+–++–溝道形成以后，在漏-源極間加上正向電壓vDS，就有漏極電流iD產(chǎn)生,管子開啟。

iDVGS值越大，溝道內(nèi)自由電子越多，溝道電阻越小，在同樣VDS

電壓作用下，iD

越大。這樣，就實現(xiàn)了輸入電壓VGS對輸出電流iD

的控制。5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理(2)vDS對iD的影響當(dāng)vGS>VT且為一確定值時，漏-源電壓vDS對導(dǎo)電溝道及電流iD的影響與結(jié)型場效應(yīng)管相似。PN+SGDN+–++–當(dāng)在漏源之間施加正向電壓vDS>0，且vDS較小時，則源區(qū)的自由電子將沿著溝道漂移到漏區(qū)，將產(chǎn)生漏極電流iD。iDiD(2)vDS對iD的影響，PN+SGDN+–++–隨著vDS增大，使得柵極與溝道間的電壓分布不均勻。靠近源極一端的電壓最大、為VGS，由此感生的溝道最厚，離開源極端，越向漏極端靠近，則柵—溝間的電壓線性下降，由它們感生的溝道越來越淺；到漏極一端電壓最小，其值為VGD=vGS－vDS，因而溝道最薄。iDiDvGS>VT為定值沿溝道有電位梯度vDS可見，在VDS作用下導(dǎo)電溝道的深度是不均勻的，溝道呈楔形分布。5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理(2)vDS對iD的影響隨著vDS的增大，靠近漏極的溝道越來越薄。當(dāng)vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT時，溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷。vGS>VT為定值PN+SGDN+–++–iDiD在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VTP5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.2N溝道增強型MOSFET的工作原理(2)vDS對iD的影響再繼續(xù)增大vDS，vGS－vDS<VT夾斷點將向源極方向移動。vGS>VT為定值N+SGDN+–++–iDiD管子進入飽和區(qū)iD達到最大值由于vDS的增加部分幾乎全部降落在夾斷區(qū)，故iD幾乎不隨vDS增大而增加，管子進入飽和區(qū)，iD幾乎僅由vGS決定。而vGS為定值，溝道中的電場力基本不變，iD基本不變（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。5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）與JFET一樣，MOS管的伏安特性用輸出特性和轉(zhuǎn)移特性描述5.2.3MOSFET的特性曲線輸出特性轉(zhuǎn)移特性輸出特性曲線也分為可變電阻區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)幾部分。++––a．輸出特性5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.3MOSFET的特性曲線24061020可變電阻區(qū)放大區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)240610205.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）a．輸出特性5.2.3MOSFET的特性曲線截止區(qū)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)。vDS較小，溝道尚未夾斷管子相當(dāng)于受vGS控制的壓控電阻a．輸出特性24061020可變電阻區(qū)5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.3MOSFET的特性曲線②可變電阻區(qū)由于vDS較小，可近似為vDS≤（vGS－VT）rdso是一個受vGS控制的可變電阻3.

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24061020a.

溝道出現(xiàn)夾斷c.iD幾乎與vDS無關(guān)d.

iD只受vGS的控制24061020放大區(qū)a．輸出特性5.2.3MOSFET的特性曲線5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS

>VT

，且vDS≥（vGS－VT）V-I特性：vGS=2vT

時的

iD值024061020轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.2.3MOSFET的特性曲線5.2.4耗盡型MOS管

1).耗盡型MOS管結(jié)構(gòu)示意圖sgdN+N+SiO2Alb耗盡層（導(dǎo)電溝道）反型層P5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）耗盡型MOS管在vGS=0時，漏源極間已有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生，通過施加負(fù)的柵源電壓（夾斷電壓）使溝道消失，耗盡型NMOS截止；增強型MOS管在vGS≥VT時才出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。5.2.4耗盡型MOS管

1).耗盡型MOS管結(jié)構(gòu)示意圖sgdN+N+SiO2Alb耗盡層（導(dǎo)電溝道）反型層P5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）N溝道耗盡型MOS管表示符號P溝道耗盡型MOS管表示符號GSDGSD5.2.4耗盡型MOS管

2).耗盡型MOS管原理sgdN+N+SiO2Alb耗盡層（導(dǎo)電溝道）反型層P5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）造成的原因是：制造N溝道耗盡型MOS管時，在SiO2絕緣層中摻入了大量的正離子(制造P溝道耗盡型MOS管時摻入負(fù)離子)，在這些正離子產(chǎn)生的電場作用下，漏源極間的P型襯底表面已感應(yīng)生成N溝道。只要加上正向電壓vDS，就有電流iD。5.2.4耗盡型MOS管

sgdN+N+SiO2Alb耗盡層（導(dǎo)電溝道）反型層P5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）N溝道耗盡型MOS管當(dāng)vGS為負(fù)時，溝道變窄，溝道電阻變大，iD減小。當(dāng)vGS負(fù)向增加到某一數(shù)值時，導(dǎo)電溝道消失，iD趨于零，管子截止；使溝道消失時的柵源電壓稱為夾斷電壓，仍用VP表示。2).耗盡型MOS管原理SGDB在VGS=0時，已形成溝道;在DS間加正電壓時，形成iD當(dāng)VGS

VP時，全夾斷輸出特性vGS/ViD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓uDS/ViD/mAvGS=4V2V0V2V在VGS<0時，溝道變薄在VuGS>0時，溝道變厚5.2.4耗盡型MOS管

在飽和區(qū)內(nèi)，耗盡型MOS管的電流方程與結(jié)型場效應(yīng)管的電流方程相同，即3).耗盡型MOS管電流方程5.2.4耗盡型MOS管

N溝道耗盡型MOS管與N溝道JFET相同，N溝道耗盡型MOS管的夾斷電壓VP也為負(fù)值。但是，JFET只能在vGS<0的情況下工作。而耗盡型MOSFET在vGS=0，vGS>0，VP<vGS<0的情況下均能實現(xiàn)對iD的控制，而且仍能保持柵源極間有很大的絕緣電阻，使柵極電流為零。這是耗盡型NMOS管與N-JFET的差別。2).耗盡型MOS管原理JFET是增強型的管子還是耗盡型的管子？？？5.1.4溝道長度調(diào)制效應(yīng)實際上,當(dāng)vDS增加時，iD也會有所增加，飽和區(qū)的曲線并不是平坦的溝道長度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。

修正后溝道長度調(diào)制參數(shù)λ5.1.5FET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)1.開啟電壓VT（增強型參數(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)）5.直流輸入電阻RGS（109Ω～1015Ω）開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值,場效應(yīng)管不能導(dǎo)通。

夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)VGS=VP時,漏極電流為零。耗盡型場效應(yīng)三極管,當(dāng)VGS=0時所對應(yīng)的漏極電流。結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時RGS約大于107Ω；絕緣柵型場效應(yīng)三極管,RGS約是109～1015Ω。5.1.5MOSFET的主要參數(shù)NMOS增強型二、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→∞

轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率

gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。其量綱為mA/V，稱gm為跨導(dǎo)。

2.低頻互導(dǎo)gm

反映了柵壓對漏極電流的控制作用，考慮到則其中5.1.5MOSFET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

5.最大柵源電壓V（BR）GS

最大漏極功耗可由PDM=VDSiD決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。當(dāng)漏極功耗超過最大漏極功耗PDM時，管子發(fā)熱，溫度過高導(dǎo)致器件損壞。發(fā)生擊穿時對應(yīng)的漏源電壓稱為V(BR)DS最大漏源電壓。當(dāng)柵源電壓增大，柵極與溝道的PN結(jié)反向擊穿，柵極電流急劇上升時的柵源電壓稱為V(BR)GS最大柵源電壓。管子正常工作時漏極電流允許的上限值與MOSFET類似3.主要參數(shù)5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)5.2.5

場效應(yīng)管使用的注意事項5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）1．JFET的柵源電壓vGS的極性不能接反，JFET可開路保存。2．從MOSFET的結(jié)構(gòu)上看，其源極和漏極是對稱的，因此源極和漏極可以互換。當(dāng)MOSFET的襯底引線單獨引出時，應(yīng)將其接到電路中的電位最低點（對N溝道MOS管而言）或電位最高點（對P溝道MOS管而言），以保證溝道與襯底間的PN結(jié)處于反向偏置，使襯底與溝道及各電極隔離。3.MOSFET的柵極是絕緣的，感應(yīng)電荷不易泄放，而且絕緣層很薄，極易擊穿。所以柵極不能開路，存放時應(yīng)將各電極短路。焊接時，電烙鐵必須可靠接地，或者斷電利用烙鐵余熱焊接，并注意對交流電場的屏蔽。5.2.6

場效應(yīng)管與三極管的性能比較5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）1．場效應(yīng)管的源極s、柵極g、漏極d分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電極c，它們的作用相似。

2．場效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由vGS控制iD，其跨導(dǎo)gm一般較小，因此場效應(yīng)管的放大能力較差；三極管是電流控制電流器件，由iB（或iE）控制iC。3．場效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。因此場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流；而三極管工作時基極總要吸取一定的電流。5.2.6

場效應(yīng)管與三極管的性能比較5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）5.場效應(yīng)管——多子參與導(dǎo)電；三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電；所以場效應(yīng)管比三極管的噪聲很小，在低噪聲放大電路的輸入級應(yīng)選用場效應(yīng)管。6．場效應(yīng)管源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大；而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時，其特性差異很大，b值將減小很多。

7．場效應(yīng)管制造工藝簡單，且具有功耗低等優(yōu)點；因而場效應(yīng)管易于集成，被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。增強型與耗盡型管子的區(qū)別：耗盡型：增強型：當(dāng)時，當(dāng)時，5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）小結(jié)：MOSFET符號增強型耗盡型N溝道GSDP溝道GSDGSDGSD5.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）JFET符號dgsdgs耗盡型N溝道增強型SGDBiDP溝道增強型SGDBiD2–2uGS/ViD/mAUGS(th)uDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VSGDBiDN溝道耗盡型iDSGDBP溝道耗盡型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA–55uDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN溝道結(jié)型SGDiDSGDiDP溝道結(jié)型uGS/ViD/mA5–5IDSSUGS(off)uDS/ViD/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VMOSFET符號、特性的比較5.2MOSFET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.小信號模型分析場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)5.2場效應(yīng)管放大電路根據(jù)場效應(yīng)管在放大電路中的連接方式，場效應(yīng)管放大電路分為三種組態(tài)：共源極電路、共柵極電路和共漏極電路共源極電路：柵極是輸入端，漏極是輸出端，源極是輸入輸出的公共電極。共柵極電路：源極是輸入端，漏極是輸出端，柵極是輸入輸出的公共電極。共漏極電路：柵極是輸入端，源極是輸出端，漏極是輸入輸出的公共電極。場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài)5.2場效應(yīng)管放大電路由于場效應(yīng)管與BJT晶體管都有三個電極，F(xiàn)ET管的G極對應(yīng)BJT管的b極、D極對應(yīng)c極、S極對應(yīng)e極在放大電路中，共源對應(yīng)共射、共柵對應(yīng)共基、共漏對應(yīng)共集。5.2場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管是電壓控制型器件，靠柵源之間的電壓變化來控制漏極電流的變化，放大作用以跨導(dǎo)來體現(xiàn)；FET放大電路和三極管放大電路的主要區(qū)別：三極管是電流控制型器件，靠基極電流的變化來控制集電極電流的變化，放大作用由電流放大倍數(shù)來體現(xiàn)。5.2場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大器的性能分析，與雙極型三極管相同分為靜態(tài)和動態(tài)；由于場效應(yīng)管是電壓控制器件，通過柵極電壓可控制漏源電流，所以應(yīng)有合適的柵極電壓。5.2.1MOSFET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分壓式偏壓電路5.2.1MOSFET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，5.2.1MOSFET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5.2.1MOSFET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VS＝VG－VGS＝－VGS

（飽和區(qū)）VD＝VDD－ID

RDVDS＝VD－VS（3）電流源偏置的NMOS共源極放大電路5.2.1MOSFET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)載線相同如果輸入信號很小，我們可以小范圍內(nèi)把FET的特性曲線用直線來代替；這樣就把FET組成的非線性電路（和晶體管一樣），轉(zhuǎn)化為線電路性電路來處理。+–+–小信號模型5.2.1MOSFET放大電路3.小信號模型分析5.2.1MOSFET放大電路3.小信號模型分析（1）模型工作在飽和區(qū)的漏極電流為:靜態(tài)值（直流）動態(tài)值（交流）非線性失真項當(dāng)，vgs<<2(VGSQ-VT)時，5.2.1MOSFET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3.小信號模型分析解：例5.2.2的直流分析已求得：（2）放大電路分析（例5.2.5）s3.小信號模型分析（2）放大電路分析（例5.2.5）s3.小信號模型分析（2）放大電路分析（例5.2.6）共漏3.小信號模型分析（2）放大電路分析5.3.2FET放大電路的小信號模型分析法1.FET小信號模型（1）低頻模型（2）高頻模型2.動態(tài)指標(biāo)分析（1）中頻小信號模型2.動態(tài)指標(biāo)分析（2）中頻電壓增益（3）輸入電阻（4）輸出電阻忽略rds，由輸入輸出回路得則通常則*5.4砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管本節(jié)不做教學(xué)要求，有興趣者自學(xué)5.5各種放大器件電路性能比較5.5各種放大器件電路性能比較組態(tài)對應(yīng)關(guān)系：共射晶體管場效應(yīng)管共源共極共漏共基共柵電壓增益：晶體管場效應(yīng)管共射共極共基共源共漏共柵輸出電阻：輸入電阻：5.5各種放大器件電路性能比較晶體管場效應(yīng)管共射共極共基共源共漏共柵共射共極共基共源共漏共柵解：畫中頻小信號等效電路例題放大電路如圖所示。已知試求電路的中頻增益、輸入電阻和輸出電。例題則電壓增益為：由于則根據(jù)電路有：1)固定偏壓電路因為5.4場效應(yīng)管放大電路5.5.2場效應(yīng)管的直流通路及靜態(tài)估算分析+_+_+_+_+所以有直流負(fù)載線方程求得2)自偏壓電路IDQVSQ=

IDQRSVGSQ=

-IDQRS自偏壓原理+_+_5.4場效應(yīng)管放大電路5.5.2場效應(yīng)管的直流通路及靜態(tài)估算分析_+_+因為直流負(fù)載線方程2)自偏壓電路+_+_5.4場效應(yīng)管放大電路5.5.2場效應(yīng)管的直流通路及靜態(tài)估算分析_+_+求得3)分壓式自偏壓電路5.4場效應(yīng)管放大電路5.5.2場效應(yīng)管的直流通路及靜態(tài)估算分析+_+__+_+它是在自偏壓的基礎(chǔ)上，加上分壓電阻Rg1、Rg2、Rg3構(gòu)成供給柵極的電壓。直流偏置柵壓是靠R