場效應(yīng)管放大電路 (3)課件

第四章

晶體管及其小信號放大

－場效應(yīng)管放大電路

電子電路基礎(chǔ)1§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MOSFET絕緣柵型(IGFET)2一、結(jié)構(gòu)§4.1.1結(jié)型場效應(yīng)管

源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示

P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號3ID|UGS|越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當(dāng)|UGS|較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間相當(dāng)于線性電阻。5NGSDUGSPPUGS達(dá)到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。ID62UGS=0,UDS>0VID越靠近漏極，PN結(jié)反壓越大,耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。73UGS<0,UDS>0VIDUGD=UGS-UDS=UP時發(fā)生預(yù)夾斷9三、特性曲線和電流方程2.轉(zhuǎn)移特性VP1.輸出特性10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，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。11一N溝道增強(qiáng)型MOSFET1結(jié)構(gòu)

132工作原理

(1)VGS=0V時，漏源之間相當(dāng)兩個背靠背的二極管，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，形成導(dǎo)電溝道反型層14(3)VGS>VGS（th)>0時，VDS>0

VDS=VDG＋VGS

=－VGD＋VGS

VGD=VGS－VDS

＝

VGS（th)時發(fā)生預(yù)夾斷15輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const17二N溝道耗盡型MOSFET(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)轉(zhuǎn)移特性曲線

18輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0192.2.5雙極型和場效應(yīng)型三極管的比較

雙極型三極管

場效應(yīng)三極管結(jié)構(gòu)NPN型結(jié)型耗盡型N溝道P溝道 PNP型絕緣柵增強(qiáng)型N溝道P溝道絕緣柵耗盡型N溝道P溝道C與E一般不可倒置使用D與S有的型號可倒置使用載流子多子擴(kuò)散少子漂移多子漂移輸入量電流輸入電壓輸入控制電流控制電流源CCCS(β)電壓控制電流源VCCS(gm)21

§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,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時所對應(yīng)的漏極電流22

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23二場效應(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。25幾種常用的場效應(yīng)三極管的主要參數(shù)26半導(dǎo)體三極管圖片27§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：294.2.2場效應(yīng)管的直流偏置電路及靜態(tài)分析一自偏壓電路vGSQ點(diǎn)：VGS、ID、VDSvGS=VDS=VDD-ID(Rd+R)-iDR30二分壓式偏置電路314.2.2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uGSiDuDS32很大，可忽略。

場效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds334.2.3共源極放大電路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRL'dRLRD微變等效電路34sgR2R1RGRL'dRLRDro=RD=10k354.2.4共漏極放大電路－源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G36uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路37riro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻ri38輸出