模擬電子第五版康光華第五章場效應(yīng)管放大電路課件

電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第13講電氣信息學(xué)院電工電子基礎(chǔ)教研室5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管5.2MOSFET放大電路第五章場效應(yīng)管放大電路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學(xué)習(xí)指導(dǎo)第五章場效應(yīng)管放大電路

場效應(yīng)管：

通過改變外加電壓產(chǎn)生的電場強度--控制其導(dǎo)電能力。優(yōu)點：體積小、重量輕、耗電少、壽命長，還具有輸入電阻高、熱穩(wěn)定性好、噪聲低、便于集成等特點。在大規(guī)模集成電路中廣泛應(yīng)用。分類：根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,可分為結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)、絕緣柵型場效應(yīng)管(IGFET)。1.結(jié)構(gòu)（N溝道）第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFETL：溝道長度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L1.結(jié)構(gòu)（N溝道）第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET符號剖面圖2.工作原理第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（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，總有一個PN結(jié)反偏，無電流產(chǎn)生。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。vGS越大，導(dǎo)電溝道越厚。VT稱為開啟電壓當(dāng)0<vGS<VT時（電場吸引電子）2.工作原理第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（2）VDS對溝道的控制作用當(dāng)vGS一定（vGS>VT）時，vDSID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。在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT2.工作原理第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（2）VDS對溝道的控制作用預(yù)夾斷后，vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變2.工作原理第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（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。3.V-I特性曲線及特性方程第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（1）輸出特性及特性方程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3.V-I特性曲線及特性方程第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（1）輸出特性及特性方程2）可變電阻區(qū)其中Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位：mA/V2受控制的可變電阻3.V-I特性曲線及特性方程第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.1N溝道增強型MOSFET（1）輸出特性及特性方程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iD1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.2N溝道耗盡型MOSFET二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子

可以在正或負的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流2.V-I特性曲線及大信號特性方程第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.2N溝道耗盡型MOSFET（N溝道增強型）第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.3P溝道MOSFET第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.5MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)NMOS增強型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)）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→∞

第五章場效應(yīng)管放大電路5.1.5MOSFET的主要參數(shù)二、交流參數(shù)2.低頻互導(dǎo)gm

考慮到則其中第五章場效應(yīng)管放大電路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

4.最大柵源電壓V（BR）GS

第五章場效應(yīng)管放大電路5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)

第五章場效應(yīng)管放大電路5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理2.工作原理（以N溝道JFET為例）

（1）vGS對溝道的控制作用當(dāng)vGS＜0時當(dāng)溝道夾斷時，對應(yīng)的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓VP

（或VGS(off)）。對于N溝道的JFET，VP<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。第五章場效應(yīng)管放大電路5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理2.工作原理（以N溝道JFET為例）

（2）vDS對溝道的控制作用當(dāng)vGS=0時，vDS

IDG、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當(dāng)vDS增加到使vGD=VP時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻

ID基本不變第五章場效應(yīng)管放大電路5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)2.轉(zhuǎn)移特性

1.輸出特性

電子技術(shù)基礎(chǔ)主講：孫靜模擬部分第14講第五章場效應(yīng)管放大電路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.小信號模型分析學(xué)習(xí)方法：與BJT的分析方法對照學(xué)習(xí)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）第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路直流通路共源極放大電路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）第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路假設(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2.圖解分析第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路由于負載開路，交流負載線與直流負載線相同。3.小信號模型分析第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路（1）模型

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，3.小信號模型分析第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路（1）模型

=0時3.小信號模型分析第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路（2）放大電路分析（例5.2.5P218

）s解：例5.2.2的直流分析已求得：3.小信號模型分析第五章場效應(yīng)管放大電路5.2.1MOSFET放大電路（2）放大電路分析（例5.2.5P218

）第五章場效應(yīng)管放大電路*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)第五章場效應(yīng)管放大電路5.5各種放大器件電路性能比較P240第五章場效應(yīng)管放大電路5.5各種放大器件電路性能比較組態(tài)對應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCG電壓增益：BJTFETCE：CC：