晶體管及其小信號放大4課件

晶體管及其小信號放大

－場效應(yīng)管放大電路

1場效應(yīng)晶體管(FET)電壓控制器件多子導(dǎo)電輸入阻抗高,噪聲低,熱穩(wěn)定好,抗輻射,工藝簡單,便于集成,…應(yīng)用廣泛2§4場效應(yīng)晶體管及場效應(yīng)管放大電路§4.1場效應(yīng)晶體管(FET)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場效應(yīng)管JFET結(jié)型IGFET絕緣柵型3UGS二、工作原理（以N溝道為例）正常工作:

UGS<=0,UDS>0VPN結(jié)反偏，|UGS|越大則耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄，電阻越大。ID初始就有溝道，是耗盡型。

ID受UGS和UDS的控制5UGSUDS>0但較小:ID

ID隨UDS的增加而線性上升。(UGS固定)6NGSDUGSPPUGS負(fù)到一定值時(shí),耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時(shí)，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。ID夾斷電壓7三、特性曲線和電流方程2.轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性夾斷區(qū)（飽和區(qū)）UGD=9結(jié)型場效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1.柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時(shí)，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。10最常見的絕緣柵型場效應(yīng)管是MOSFET(MetalOxide

SemiconductorFET)。分為

增強(qiáng)型N溝道、P溝道

耗盡型N溝道、P溝道§4.1.2絕緣柵場效應(yīng)管（IGFET)112工作原理

(1)VGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流。(2)VGS>VGS（th)>0時(shí)，形成導(dǎo)電溝道反型層VGS越大，溝道越寬，電阻越小。13(3)VGS>VGS（th)>0時(shí)，VDS>0

VGD=VGS－VDS

＝

VGS（th)時(shí)發(fā)生預(yù)夾斷VDS較小時(shí)，ID隨之線性上升VDS稍大后，產(chǎn)生橫向電位梯度出現(xiàn)預(yù)夾斷后，隨著VDS繼續(xù)增大，夾斷點(diǎn)向源極方向移動，ID略有增加14輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const（飽和區(qū)）夾斷區(qū)3N溝道增強(qiáng)型MOS管的特性曲線

VGD=VGS（th)15二N溝道耗盡型MOSFET正離子VGS為正溝道加寬VGS為負(fù)溝道變窄夾斷電壓使用方便17輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0轉(zhuǎn)移特性曲線18P溝道MOSFET

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。19

§4.1.4場效應(yīng)管的參數(shù)和型號

一場效應(yīng)管的參數(shù)

①開啟電壓VGS(th)(或VT)開啟電壓是MOS增強(qiáng)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。

②夾斷電壓VGS(off)(或VP)夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)VGS=VGS(off)時(shí),漏極電流為零。

③飽和漏極電流IDSS耗盡型場效應(yīng)三極管,當(dāng)VGS=0時(shí)所對應(yīng)的漏極電流21

④輸入電阻RGS

場效應(yīng)三極管的柵源輸入電阻的典型值，對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107Ω，對于絕緣柵型場效應(yīng)三極管,RGS約是109～1015Ω。

⑤低頻跨導(dǎo)gm

低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對漏極電流的控制作用，這一點(diǎn)與電子管的控制作用相似。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，也可由電流方程求得

⑥最大漏極功耗PDM最大漏極功耗可由PDM=VDSID決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。22二場效應(yīng)三極管的型號

場效應(yīng)三極管的型號,現(xiàn)行有兩種命名方法。其一是與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場效應(yīng)管，O代表絕緣柵場效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應(yīng)三極管。

第二種命名方法是CS××#，CS代表場效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。23半導(dǎo)體三極管圖片25半導(dǎo)體三極管圖片26§4.2場效應(yīng)放大電路(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場效應(yīng)管的偏置電路相對簡單。(2)動態(tài)：能為交流信號提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：27二分壓式偏置電路（兩種都適用）294.2.2場效應(yīng)管的低頻小信號等效模型GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻uGSiDuDS3031很大，一般可忽略

場效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsudsJFET相同324.2.3共源極放大電路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1R