場(chǎng)效應(yīng)管放大電路18002課件

教學(xué)內(nèi)容：本章首先介紹了各類場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線及參數(shù)，然后介紹場(chǎng)效應(yīng)管放大電路和各種放大器件電路性能的比較。第四章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路

教學(xué)要求：本章需要重點(diǎn)掌握?qǐng)鲂?yīng)管的模型與特性，場(chǎng)效應(yīng)管基本法大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的確定和輸入電阻、輸出電阻、電壓放大倍數(shù)得計(jì)算。

場(chǎng)效應(yīng)管是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，場(chǎng)效應(yīng)管可分為兩大類：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)和金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)。每一類又有N溝道和P溝道兩種類型。MOSFET簡(jiǎn)稱MOS管，每一類又可分成增強(qiáng)型和耗盡型。4.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)JFET的結(jié)構(gòu)如圖所示，在一塊N型半導(dǎo)體材料兩邊擴(kuò)散高濃度的P型區(qū)，形成兩個(gè)PN結(jié)。其電極分別為柵極g,源極s,漏極d。

2.工作原理N溝道JFET工作時(shí)，在柵極與源極間需加一負(fù)電壓(VGS<0),使柵極、溝道間的PN結(jié)反偏，柵極電流iG≈0,場(chǎng)效應(yīng)管呈現(xiàn)高達(dá)107以上的輸入電阻。在漏極與源極間加一正電壓(VDS>0)使N溝道中的多數(shù)載流子(電子)在電場(chǎng)作用下由源極向漏極運(yùn)動(dòng)，形成電流iD。

(1)VGS對(duì)iD的控制作用改變VGS的大小，可以有效的控制溝道電阻的大小。若在漏源極間加上固定的正向電壓VDS,則由漏極流向源極的電流iD將受VGS的控制，|VGS|增大時(shí)，溝道電阻增大，iD將減小。

之間的電位差是不相等的，離源極愈遠(yuǎn)，電位差越大，加到該處PN結(jié)的反向電壓也越大,耗盡層越向N型半導(dǎo)體中心擴(kuò)展，使靠近漏極處的導(dǎo)電溝道比靠近源極要窄，導(dǎo)電溝道呈楔形，所以增加VDS,又產(chǎn)生了阻礙漏極電流iD提高的因素。但在VDS較小時(shí)，這個(gè)因素是次要的，故iD隨VDS升高幾乎成正比的增大。

當(dāng)VDS繼續(xù)增加，使漏柵間的電位差加大時(shí)，靠近漏斷電位差最大，耗盡層也最寬。當(dāng)耗盡層在A點(diǎn)相遇時(shí)，稱為預(yù)夾斷，此時(shí)，A點(diǎn)耗盡層兩邊的電位差用夾斷電壓VP來(lái)描述。具體變化如圖所示。而:VP=VGD=VGS-VDSVGS=0,VDS=0時(shí)VGS=0,VDS<|VP|時(shí)VGS=0,VDS=|VP|時(shí)VGS=0,VDS>|VP|時(shí)

4.1.2JEFT的特性曲線及參數(shù)1.輸出特性(見(jiàn)例題)iD=f(VDS)|vGS=常數(shù)

如圖中，管子的工作情況可分為三個(gè)區(qū)域：可變電阻區(qū)、飽和區(qū)(恒流區(qū))、擊穿區(qū)。此外，當(dāng)VGS<VP,iD=0時(shí)稱為截止區(qū)(圖中未畫出)。VDS/VIDSSiD/

mAVGS=0預(yù)夾斷0|Vp|V(BR)DSVDS/ViD/

mA0.20.40.60.804812162010預(yù)夾斷點(diǎn)預(yù)夾斷軌跡vGD=vGS-vDS=VpvGS=0v-0.4-0.8ABⅡ區(qū)Ⅰ區(qū)Ⅲ區(qū)N溝道JEFT的輸出特性(a)VGS=0時(shí)(b)柵源電壓VGS改變時(shí)

2.轉(zhuǎn)移特性iD=f(VGS)|vDS=常數(shù)實(shí)驗(yàn)表明，在飽和區(qū)內(nèi),iD隨VGS的增加(負(fù)數(shù)減少)近似按平方律上升，因而有：

(當(dāng)VPVGS0時(shí))3.主要參數(shù)(見(jiàn)例題)(1)夾斷電壓VP：令VDS為某一固定值，使iD等于一個(gè)微小的電流時(shí)，柵源之間所加的電壓。(6)最大耗散功率PDM:PDM=VDSiD(7)低頻互導(dǎo)(跨導(dǎo))gm:在VDS等于常數(shù)時(shí)，漏極電流的微變量和引起這個(gè)變化的柵源電壓的微變量之比。即:

(8)輸出電阻rd:4.2金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管

MOSFET是利用半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作的，也稱為表面場(chǎng)效應(yīng)器件。MOS管也有N溝道和P溝道兩類，其中每一類又分為增強(qiáng)型和耗盡型。(見(jiàn)例題)增強(qiáng)型:是VGS=0時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道，iD=0。耗盡型:是VGS=0時(shí)，存在導(dǎo)電溝道，iD0。

4.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET1.結(jié)構(gòu)N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示，其三個(gè)電極分別為：柵極g、源極s和漏極d。3.特性曲線與JEFT一樣，同樣可分為：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。在恒流區(qū)內(nèi)，N溝道增強(qiáng)型MOSFET的iD可近似的表示為：

(VGS>VT)

式中Do是VGS=2VT時(shí)的iD值。

4.參數(shù)與JFET不同的