模擬電子技術(shù) 第4章

1、學(xué)習(xí)內(nèi)容： 場效應(yīng)管（簡稱FET）工作原理及特性曲線 FET放大器學(xué)習(xí)方法：和BJT及基本放大器對照學(xué)1. 結(jié)構(gòu)、符號 ( Gate , Drain, Source )gsd(b)圖41P+sgdNNP+(a)源極漏極柵極2圖42箭頭表示PN結(jié)方向（PN）N+sgdPPN+(a)源極漏極柵極gsd(b)3.2. 工作原理（以N溝道管為例） 令vDS=0，看耗盡層的變化即溝道的寬窄在g和s（PN結(jié)）間加一反偏vGG，即vGS為負(fù)值。| vGS|，耗盡層均勻增加，溝道均勻變窄，見圖43。vGSP+sgdNNP+圖434.| vGS| ， vGS= VP。溝道被夾斷。見圖44。VP：夾斷電壓圖44耗

2、盡層vGSP+sgdNP+vDSg耗盡層iD0即使加vDS， iD亦為0。5. 令vGS=0，看iD和vDS的關(guān)系P+sgdNP+g耗盡層iD= 0圖45 (a)a. vDS=0， iD=0 見(a)圖6.b. vDS，溝道電場強(qiáng) 度（以這為主） iD 但從源極到漏極，產(chǎn)生一個沿溝道的電位梯度，使加在PN結(jié)上的反偏由靠近源極的o到vDS。因此靠漏極 耗盡層寬，靠源極耗盡層窄，溝道成楔形。見(b)圖。P+sgdNP+g耗盡層iD迅速增大VDS圖45 (b)7.c. vDS ，兩邊耗盡層在A點(diǎn)相遇，稱為預(yù)夾斷，此時g點(diǎn)和A點(diǎn)間電壓為VP。即 vGS vDS = VPPDSGS0Vvv見(c)圖。（

3、此后G與溝道中哪點(diǎn)電位差為VP。即某點(diǎn)PN結(jié)所加反偏為|VP|，哪點(diǎn)被夾斷）P+sgdNP+g耗盡層iD趨于飽和VDS耗盡層A圖45 (c)8.d. vDS ，iD不變夾斷長度（vDS不能控制iD）P+sgdNP+g耗盡層iD飽和VDS耗盡層A圖45 (d)9. 要使iD減少，須加負(fù)的vGS。vGS 越負(fù)， iD越小。體現(xiàn)了vGS對iD的控制作用。（vGS 產(chǎn)生的電場變化控制iD ，稱為場效應(yīng)管）P+sgdNP+g耗盡層iD飽和VDS耗盡層AvGS10.3. JFET的特性曲線及參數(shù) 輸出特性常數(shù)GS)(DSDvvfiI區(qū)：可變電阻區(qū)。vGS越負(fù)，漏源間等效交流電阻越大。II區(qū)：飽和區(qū)（恒流區(qū)

4、，線性放大區(qū)）III區(qū)：擊穿區(qū)。vDS太大，加到G、D間PN結(jié)反偏太大，致使PN結(jié)雪崩擊穿，管子不能正常工作，甚至燒毀。圖460 4 81012 16 200.20.40.60.8預(yù)夾斷ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)11. 轉(zhuǎn)移特性常數(shù)DS)(GSDvvfia. 討論輸入特性無意義b. 轉(zhuǎn)移特性是在輸出特性上描點(diǎn)而得。圖47ABCVPvDS10(V)(a)0 4 81012 16 200.20.40.60.8預(yù)夾斷ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)(b)vGS=0iD(mA)0.8 0.41.200.20.40.60.

5、8vGS(V)IDSS12.c. 在飽和區(qū)內(nèi)，VP vGS 0時，iD和vGS的關(guān)系是：2PGSDSSD)1(VvIiIDSS：飽和漏電流13.4. 主要參數(shù) 夾斷電壓VPvGS = 0時，即預(yù)夾斷點(diǎn)處 vDS = VP測試時，令vDS =10V。iD=50A。此時的vGS =VP 飽和漏電流 IDSSvGS = 0時，vDS = 10V時的iD。14. 跨導(dǎo)gm是衡量vGS對iD控制作用的參數(shù)，也是表征管子放大能力的參數(shù)，其值約在0.1ms10ms內(nèi)。，常數(shù)DSGSDmddvvig轉(zhuǎn)移特性曲線工作點(diǎn)上之斜率。估算 gm：)1(2d)1(dddPGSDSSPGS2PGSDSSGSDmDSVvI

6、VvVvIvigvvGS為Q點(diǎn)的直流值15. 輸出電阻 rd常數(shù)GSDDSdddvivr其值很大，幾十幾百K。16.JFET輸入電阻約106 109 。而絕緣柵FET輸入電阻可高達(dá)1015 。1. 結(jié)構(gòu)符號17. g和s、d 均無電的接觸， 叫絕緣柵； 箭頭方向由P（襯底）指向N（溝道）； 虛線表明vGS = 0，溝道不存在。sgd襯底引線源極柵極漏極二氧化硅鋁N+N+P型硅襯底(a)dgs襯底(b)圖4818.2. 工作原理sgd二氧化硅鋁N+N+P圖49 (a)VDD vGS=0，即使加vDS， 無溝道， iD=0，VDSds襯底總有一個PN結(jié)反偏；此時若s與襯底連，則D與襯底間PN結(jié)亦是

7、反偏。見圖(a)19.vGS0，排斥空穴，吸引電子到半導(dǎo)體表面vGS到vGSVT，半導(dǎo)體表面形成N導(dǎo)電溝道，將源區(qū)和漏區(qū)連起來。VT：開啟電壓sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)溝道圖49 (b)見圖(b)20.sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)溝道圖 49 (c)iD迅速增大加上VDSvGSVTvDS=0 iD=0 vDS iD 溝道成楔形（vGS vDS VT）見圖(c)vDS 靠d端被夾斷（vGS vDS =VT）vDS 夾斷區(qū)iD飽和（vGS vDS VT ，溝道形成，加vDS，才有iD。 輸出特性也分三個區(qū)。0 4 8 12 16 201234IIIIIIvDS(V)iD(

8、mA)5V4vGS=3V(a)vDS=10V0 2 4 61234vGS(V)iD(mA)(b)24.歸納：歸納：vGSVT ，在半導(dǎo)體表面形成感生溝道，并控制它。vGS 溝道 iDvGS 溝道 iD 這就是vGS對iD的控制25.1. 結(jié)構(gòu)符號gds襯底(b)+ + + + + +sgd襯底引線N+N+N型溝道P(a)圖411在絕緣層sio2里摻雜大量正離子26.2. 工作原理vGS溝道 iD0存在有vDS就有iD0變寬 Rd ，忽略rd的影響。gsdgsmVggsVdsV+圖416dI36.2. 場效應(yīng)管放大電路分析共源電路圖 417Cb1CiV+RgdsT3DJ2Rg2+VCCCb2oV

9、+Rg3Rg1Rd(a)gsdRdgsmVgiVoV+Rg2Rg1Rg3(b) dI37. 微變等效電路如(b)圖dmgsdgsmioVRgVRVgVVARi = Rg3 + Rg1 / Rg2Ro = Rd38.例例41 求下圖的。、oiVRRAC1iV+RRg+VDDC2oV+RdRL39.解：解：(1) 畫簡化小信號模型gdRdgsmVggsVoV+Rg+iVRLRs40.RgRgRVgVRVgVVAmLmgsmgsLgsmioV1(2)Ri = RgRo = RdLdL/ RRR41.例例42 求共漏極電路的。、oiVRRA+VDDC1iV+RRgC2oV+RL42.(1) 畫小信號模

10、型LmLmLgsmgsLgsmioV1RgRgRVgVRVgVVARi = RgLL/ RRR gdgsmVggsVoV+Rg+iVRLRs43.mgsmgso1gVgVIVRmoo1/gRRRRgdgsmVggsVoV+Rg+sRsoRIR44.例例43 源極輸出器電路如圖所示。已知場效應(yīng)管工作點(diǎn)上的互導(dǎo)gm=0.9mS，其它參數(shù)如圖中所示。求放大倍數(shù) 、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。VACb1iV+RRg2+VDDCb2oV+300kRg3Rg1100k12k2M150.02+12V45.解：解：92. 0129 . 01129 . 011mmLmLmVRgRgRgRgAk2075100/3002000/g2g1g3iRRRRk02. 11/mogRR46.例例44 一場效應(yīng)管和雙極型晶體管直接耦合的放大電路如圖，已知T1的gm=1mS， T2的=50， rbe=1k。信號源電壓 =10mV，求輸出電壓 ，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。|o