第5章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第5章場(chǎng)效應(yīng)管放大章場(chǎng)效應(yīng)管放大(fngd)電路電路第一頁(yè)，共64頁(yè)。5.1 金屬金屬(jnsh)-氧化物氧化物-半導(dǎo)體（半導(dǎo)體（MOS）場(chǎng)效應(yīng)管）場(chǎng)效應(yīng)管5.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET5.1.5 MOSFET的主要參數(shù)的主要參數(shù)5.1.2 N溝道溝道(u do)耗盡型耗盡型MOSFET5.1.3 P溝道溝道MOSFET5.1.4 溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)第1頁(yè)/共63頁(yè)第二頁(yè)，共64頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管分類場(chǎng)效應(yīng)管分類(fn li)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣絕緣(juyun)柵場(chǎng)效柵場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)管特 點(diǎn)特 點(diǎn)(tdin)單極型器件單極型器件( (一種載流

2、子導(dǎo)電一種載流子導(dǎo)電) )； 輸入電阻高；輸入電阻高；工藝簡(jiǎn)單、易集成、功耗小、體積小、工藝簡(jiǎn)單、易集成、功耗小、體積小、成本低。成本低。場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管：是利用是利用輸入回路的電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)輸入回路的電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制效應(yīng)來(lái)控制輸出輸出回路電流回路電流的三極管的三極管. 一種載流子參與導(dǎo)電，又稱一種載流子參與導(dǎo)電，又稱單極型三單極型三極管。極管。第2頁(yè)/共63頁(yè)第三頁(yè)，共64頁(yè)。P溝道溝道(u do)耗盡耗盡(ho jn)型型P溝道溝道(u do)P溝道溝道N溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型N溝道溝道N溝道溝道（耗盡型）（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型結(jié)型MOSFET絕緣柵型絕緣柵型(

3、IGFET)耗盡型耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在增強(qiáng)型增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，沒有導(dǎo)電溝道：場(chǎng)效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，沒有導(dǎo)電溝道場(chǎng)效應(yīng)管的分類場(chǎng)效應(yīng)管的分類：Metal-Oxide Semiconductor Field Effect TransistorJunction Field Effect Transistor第3頁(yè)/共63頁(yè)第四頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET剖面圖剖面圖1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)（N溝道）溝道）符號(hào)符號(hào)在一塊摻雜濃度較低的P型硅襯底上，制作兩個(gè)高摻雜濃

4、度的N+區(qū)，并用金屬鋁引出兩個(gè)電極(dinj)，分別作漏極d和源極s。 然后在半導(dǎo)體表面復(fù)蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層，在漏-源極間的絕緣層上再裝上一個(gè)鋁電極,作為柵極柵極g g。柵極與其它電極間是絕緣的。 在襯底上也引出一個(gè)電極電極B B，這就構(gòu)成了一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管。MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠前已連接好)。第4頁(yè)/共63頁(yè)第五頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)（N溝道）溝道）L ：溝道：溝道(u do)長(zhǎng)度長(zhǎng)度W ：溝道寬度：溝道寬度tox ：絕緣層厚度：絕緣層厚度通常通常 W L

5、（動(dòng)畫動(dòng)畫2-3）第5頁(yè)/共63頁(yè)第六頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET2. 工作工作(gngzu)原理原理（1）vGS對(duì)溝道對(duì)溝道(u do)的控制作用的控制作用當(dāng)當(dāng)vGSGS=0=0時(shí)時(shí) 漏源之間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的漏源之間相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的 PN 結(jié)結(jié),無(wú)導(dǎo)電無(wú)導(dǎo)電溝道，溝道， d、s間加電壓時(shí)，也無(wú)電流產(chǎn)生。間加電壓時(shí)，也無(wú)電流產(chǎn)生。當(dāng)當(dāng)00vGS GS V VT T ）時(shí)，）時(shí)，vDSDS iD D 溝道電位梯度溝道電位梯度 整個(gè)溝道呈整個(gè)溝道呈楔形分布楔形分布5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第7頁(yè)/共63頁(yè)第八頁(yè)，共64頁(yè)。當(dāng)當(dāng)vG

6、SvGS一定一定(ydng)(ydng)（vGS VT vGS VT ）時(shí)，）時(shí)，vDSDS iD D 溝道電位(din wi)梯度 當(dāng)當(dāng)vDSvDS增加到使增加到使vGD=VT vGD=VT 時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)(chxin)(chxin)預(yù)夾斷。預(yù)夾斷。2. 工作原理工作原理（2）vDS對(duì)溝道的控制作用對(duì)溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：在預(yù)夾斷處：vGDGD= =vGSGS- -vDS DS = =V VT T5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第8頁(yè)/共63頁(yè)第九頁(yè)，共64頁(yè)。預(yù)夾斷預(yù)夾斷(ji dun)(ji dun)后，后，vDSvDS夾斷(ji dun)區(qū)延

7、長(zhǎng)溝道(u do)電阻 iD D基本不變基本不變2. 工作原理工作原理（2）vDS對(duì)溝道的控制作用對(duì)溝道的控制作用5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第9頁(yè)/共63頁(yè)第十頁(yè)，共64頁(yè)。2. 工作工作(gngzu)原理原理（3） vDS和和vGS同時(shí)同時(shí)(tngsh)作用時(shí)作用時(shí) vDS vDS一定一定(ydng)(ydng)，vGSvGS變化時(shí)變化時(shí) 給定一個(gè)給定一個(gè)vGS GS ，就有一條不同的，就有一條不同的 iD D vDS DS 曲線。曲線。5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第10頁(yè)/共63頁(yè)第十一頁(yè)，共64頁(yè)。（4）正常放大時(shí)外加偏置電壓）正常放大時(shí)外加偏置電壓

8、(diny)的要求的要求:2. 工作工作(gngzu)原理原理5.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET第11頁(yè)/共63頁(yè)第十二頁(yè)，共64頁(yè)。3. V-I 特性特性(txng)曲線曲線（1）輸出特性）輸出特性 截止區(qū)截止區(qū)當(dāng)當(dāng)vGSVT時(shí)，導(dǎo)電溝道尚未形成時(shí)，導(dǎo)電溝道尚未形成(xngchng)，iD0，為截止工作狀態(tài)。，為截止工作狀態(tài)。5.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET第12頁(yè)/共63頁(yè)第十三頁(yè)，共64頁(yè)。3. V-I 特性特性(txng)曲線曲線（1）輸出特性）輸出特性const.DSDGS)( vvfi 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) vDS（vGSVT）由于

9、由于(yuy)vDS較小，可近似為較小，可近似為:rdso是一個(gè)是一個(gè)(y )受受vGS控制的可變電阻控制的可變電阻 5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第13頁(yè)/共63頁(yè)第十四頁(yè)，共64頁(yè)。3. V-I 特性特性(txng)曲線曲線（1）輸出特性）輸出特性 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) DSTGSnD )(vvVKi 2 n n ：反型層中電子遷移率：反型層中電子遷移率Cox Cox ：柵極（與襯底間）氧化層單位面積：柵極（與襯底間）氧化層單位面積(min j)(min j)電容電容本征電導(dǎo)因子本征電導(dǎo)因子oxnnCK 其中其中(qzhng)Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位：為電導(dǎo)常數(shù)，單位：mA/V

10、mA/V2 25.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第14頁(yè)/共63頁(yè)第十五頁(yè)，共64頁(yè)。3. V-I 特性特性(txng)曲線曲線（1）輸出特性）輸出特性 飽和飽和(boh)(boh)區(qū)區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS GS VT ，且，且vDSDS（v vGSGSVT）2)(TGSnDVKi v2TnDOVKI 是是vGSGS2 2VT時(shí)的時(shí)的iD D V-I V-I 特性特性(txng)(txng)：5.1.1 N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET第15頁(yè)/共63頁(yè)第十六頁(yè)，共64頁(yè)。3. V-I 特性特性(txng)曲線曲線（2）轉(zhuǎn)移）轉(zhuǎn)移(zhuny)特性特性5

11、.1.1 N溝道溝道(u do)增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOSFET第16頁(yè)/共63頁(yè)第十七頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.2 N溝道溝道(u do)耗盡型耗盡型MOSFET1. 結(jié)構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)述(jin sh)（N溝道）溝道）二氧化硅二氧化硅(r yng hu gu)(r yng hu gu)絕緣層中摻有大量的正離子絕緣層中摻有大量的正離子 可以在正或負(fù)的柵源電壓下工作，而且基本上無(wú)柵流可以在正或負(fù)的柵源電壓下工作，而且基本上無(wú)柵流第17頁(yè)/共63頁(yè)第十八頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.2 N溝道溝道(u do)耗盡型耗盡型MOSFET2. V-I 特性特性(txng)曲線曲線 21)(TGSDOD V

12、Iiv（N N溝道增強(qiáng)型）溝道增強(qiáng)型）第18頁(yè)/共63頁(yè)第十九頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.3 P溝道溝道(u do)MOSFET第19頁(yè)/共63頁(yè)第二十頁(yè)，共64頁(yè)。* 5.1.4 溝道長(zhǎng)度溝道長(zhǎng)度(chngd)調(diào)制效應(yīng)調(diào)制效應(yīng)實(shí)際上飽和區(qū)的曲線并不是實(shí)際上飽和區(qū)的曲線并不是(b shi)(b shi)平坦的平坦的L的單位的單位(dnwi)為為m當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)， 0 0，曲線是平坦的。，曲線是平坦的。 修正后修正后第20頁(yè)/共63頁(yè)第二十一頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.5 MOSFET的主要參數(shù)的主要參數(shù)一、直流參數(shù)一、直流參數(shù)(cnsh)(cnsh)1. 1. 開啟電壓開啟

13、電壓(diny)VT (diny)VT （增強(qiáng)型參數(shù)）（增強(qiáng)型參數(shù)）2. 2. 夾斷電壓夾斷電壓VP VP （耗盡（耗盡(ho jn)(ho jn)型參數(shù)）型參數(shù)）3. 3. 飽和漏電流飽和漏電流I IDSSDSS （耗盡型參數(shù)）（耗盡型參數(shù)）4. 4. 直流輸入電阻直流輸入電阻R RGSGS （10109 910101515 ）二、交流參數(shù)二、交流參數(shù) 1. 1. 輸出電阻輸出電阻r rdsds 第21頁(yè)/共63頁(yè)第二十二頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.5 MOSFET的主要參數(shù)的主要參數(shù)2. 2. 低頻低頻(dpn)(dpn)互導(dǎo)互導(dǎo)gm gm 二、交流二、交流(jioli)(jioli)參數(shù)參數(shù)

14、考慮到考慮到 2TGSnD)(VKi v則則DSDSGS2TGSnGSDm)(VVVKigvvv nDTGS)(KiV vLWCK 2oxnn其中其中對(duì)于對(duì)于(duy)N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET ：第22頁(yè)/共63頁(yè)第二十三頁(yè)，共64頁(yè)。5.1.5 MOSFET的主要參數(shù)的主要參數(shù)end三、極限三、極限(jxin)(jxin)參數(shù)參數(shù) 1. 1. 最大漏極電流最大漏極電流(dinli)IDM (dinli)IDM 2. 2. 最大耗散最大耗散(ho sn)(ho sn)功率功率PDM PDM 3. 3. 最大漏源電壓最大漏源電壓V V（BRBR）DSDS 4. 4. 最大柵源電壓最大柵

15、源電壓V V（BRBR）GSGS 第23頁(yè)/共63頁(yè)第二十四頁(yè)，共64頁(yè)。5.2 MOSFET放大放大(fngd)電路電路5.2.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路1. 直流偏置直流偏置(pin zh)及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算算2. 小信號(hào)模型分析小信號(hào)模型分析*5.2.2 帶帶PMOS負(fù)載的負(fù)載的NMOS放大電路放大電路3. MOSFET 三種基本放大電路比較三種基本放大電路比較第24頁(yè)/共63頁(yè)第二十五頁(yè)，共64頁(yè)。5.2.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路1. 直流偏置直流偏置(pin zh)及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算（1）簡(jiǎn)單）簡(jiǎn)單(jindn)

16、的共源極放大電路（的共源極放大電路（N溝道）溝道）共源極放大電路共源極放大電路b G , e S , c D 為了使場(chǎng)效應(yīng)管工作為了使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)實(shí)現(xiàn)放大作在恒流區(qū)實(shí)現(xiàn)放大作用，應(yīng)滿足：用，應(yīng)滿足：與雙極型三極管對(duì)應(yīng)關(guān)系與雙極型三極管對(duì)應(yīng)關(guān)系第25頁(yè)/共63頁(yè)第二十六頁(yè)，共64頁(yè)。5.2.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路1. 直流偏置直流偏置(pin zh)及靜態(tài)工作點(diǎn)及靜態(tài)工作點(diǎn)(VGSQ 、 IDQ VDSQ)的計(jì)算的計(jì)算（1）簡(jiǎn)單的共源極放大）簡(jiǎn)單的共源極放大(fngd)電路（電路（N溝道）溝道）假設(shè)工作在飽和區(qū)，即假設(shè)工作在飽和區(qū)，即)(TGSDSVVV 驗(yàn)證是否滿

17、足驗(yàn)證是否滿足)(TGSDSVVV 如果不滿足，則說明假設(shè)錯(cuò)誤如果不滿足，則說明假設(shè)錯(cuò)誤須滿足須滿足VGS VT ，否則工作在截止區(qū)，否則工作在截止區(qū)再假設(shè)工作在可變電阻區(qū)再假設(shè)工作在可變電阻區(qū))(TGSDSVVV 即即dDDDDSRIVV DSTGSnD )(vvVKI 2兩種方法兩種方法近似估算法近似估算法圖解法圖解法 第26頁(yè)/共63頁(yè)第二十七頁(yè)，共64頁(yè)。假設(shè)工作假設(shè)工作(gngzu)在飽和區(qū)在飽和區(qū)(放大區(qū)）放大區(qū)）滿足滿足)(TGSDSVVV 假設(shè)假設(shè)(jish)成立，結(jié)果即為所求。成立，結(jié)果即為所求。解：解：例例5.2.1設(shè)設(shè)Rg1=60k ，Rg2=40k ，Rd=15k ，試

18、計(jì)算試計(jì)算(j sun)(j sun)電路的靜態(tài)漏極電流電路的靜態(tài)漏極電流IDQIDQ和漏源電壓和漏源電壓VDSQ VDSQ 。VDD=5V， VT=1V，第27頁(yè)/共63頁(yè)第二十八頁(yè)，共64頁(yè)。5.2.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路1. 直流偏置直流偏置(pin zh)及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算（2）帶源極電阻）帶源極電阻(dinz)的的NMOS共源極放大電路共源極放大電路(例例5.2.2）2)(TGSnDVVKI 假設(shè)工作在飽和區(qū)假設(shè)工作在飽和區(qū)(放大區(qū)）：放大區(qū)）：需要驗(yàn)證是否滿足需要驗(yàn)證是否滿足)(TGSDSVVV 第28頁(yè)/共63頁(yè)第二十九頁(yè)，共64頁(yè)。5.2

19、.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路1. 直流偏置及靜態(tài)工作直流偏置及靜態(tài)工作(gngzu)點(diǎn)的計(jì)算點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)靜態(tài)(jngti)時(shí)，時(shí)，vI0，VG 0，ID I電流源偏置電流源偏置 VS VG VGS 2TGSnD)(VVKI （飽和區(qū)）（飽和區(qū)） VDS VD VS =VDDIDRD VS 電流源作偏置的電流源作偏置的NMOS共源極共源極放大電路放大電路(例例5.2.3）第29頁(yè)/共63頁(yè)第三十頁(yè)，共64頁(yè)。5.2.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路2. 圖解圖解(tji)分析分析由于負(fù)載開路由于負(fù)載開路(kil)(kil)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線相同，交流負(fù)載線與直

20、流負(fù)載線相同 在漏極特性曲線上做直流負(fù)載線，在漏極特性曲線上做直流負(fù)載線， 與與 uGS = UGSQ 的交點(diǎn)確定的交點(diǎn)確定 Q，由，由 Q 確定確定 UDSQ 和和 IDQ值。值。uDS = VDD iDRd第30頁(yè)/共63頁(yè)第三十一頁(yè)，共64頁(yè)。5.2.1 MOSFET放大放大(fngd)電路電路3. 小信號(hào)小信號(hào)(xnho)模型分析模型分析（1）模型）模型(mxng)靜態(tài)值靜態(tài)值（直流）（直流）動(dòng)態(tài)值動(dòng)態(tài)值（交流）（交流）非線性失真項(xiàng)非線性失真項(xiàng) 當(dāng)當(dāng)，vgs 2( 2(VGSQ- - VT ) )時(shí)，時(shí)，DQDIi 第31頁(yè)/共63頁(yè)第三十二頁(yè)，共64頁(yè)。5.2.1 MOSFET放大放

21、大(fngd)電路電路3. 小信號(hào)模型小信號(hào)模型(mxng)分析分析（1）模型）模型(mxng)DQDIi gsmvg dDQiI 0 0時(shí)時(shí)高頻小信號(hào)模型高頻小信號(hào)模型其他類型的其他類型的MOSFET小信號(hào)模型，在電路形式上一樣，參數(shù)計(jì)算式有所不同，如小信號(hào)模型，在電路形式上一樣，參數(shù)計(jì)算式有所不同，如gm。第32頁(yè)/共63頁(yè)第三十三頁(yè)，共64頁(yè)。2. 小信號(hào)小信號(hào)(xnho)模型分析模型分析解：例解：例5.2.25.2.2的直流分析的直流分析(fnx)(fnx)已求得：已求得： mA5 . 0DQ IV2GSQ VV75. 4DSQ V（2）放大）放大(fngd)電路分析（例電路分析（例5

22、.2.5）s第33頁(yè)/共63頁(yè)第三十四頁(yè)，共64頁(yè)。2. 小信號(hào)小信號(hào)(xnho)模型分析模型分析（2）放大電路）放大電路(dinl)分析（例分析（例5.2.5）s第34頁(yè)/共63頁(yè)第三十五頁(yè)，共64頁(yè)。2. 小信號(hào)小信號(hào)(xnho)模型分析模型分析（2）放大）放大(fngd)電路分析（例電路分析（例5.2.6）共漏共漏第35頁(yè)/共63頁(yè)第三十六頁(yè)，共64頁(yè)。2. 小信號(hào)模型小信號(hào)模型(mxng)分析分析（2）放大電路）放大電路(dinl)分析分析共漏共漏第36頁(yè)/共63頁(yè)第三十七頁(yè)，共64頁(yè)。3. MOSFET 三種基本三種基本(jbn)放大電路比較放大電路比較(p.221)共源極放大共源極

23、放大(fngd)電路電路共漏極放大共漏極放大(fngd)電路電路(源極輸出器）源極輸出器）共柵極放大電路共柵極放大電路第37頁(yè)/共63頁(yè)第三十八頁(yè)，共64頁(yè)。 三種基本三種基本(jbn)放大電路的性能比較放大電路的性能比較組態(tài)對(duì)應(yīng)組態(tài)對(duì)應(yīng)(duyng)(duyng)關(guān)系：關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：電壓增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第38頁(yè)/共63頁(yè)第三十九頁(yè)，共64頁(yè)。輸出電阻：輸出電阻：三種基本放大電路的性能三種基本放大電路的性能(xngnng)比比較較BJTFET輸入電阻：輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS

24、：CD：CG：第39頁(yè)/共63頁(yè)第四十頁(yè)，共64頁(yè)。*5.2.2 帶帶PMOS負(fù)載負(fù)載(fzi)的的NMOS放放大電路大電路本小節(jié)不作教學(xué)要求，有興趣本小節(jié)不作教學(xué)要求，有興趣(xngq)者自學(xué)者自學(xué)end第40頁(yè)/共63頁(yè)第四十一頁(yè)，共64頁(yè)。5.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 5.3.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作的結(jié)構(gòu)和工作(gngzu)原理原理 5.3.2 JFET的特性曲線的特性曲線(qxin)及參數(shù)及參數(shù) 5.3.3 JFET放大電路的小信號(hào)放大電路的小信號(hào)(xnho)模型分模型分析法析法 第41頁(yè)/共63頁(yè)第四十二頁(yè)，共64頁(yè)。5.3.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作的結(jié)構(gòu)和工作(gngzu)原

25、原理理1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu) (動(dòng)畫動(dòng)畫2-8）第42頁(yè)/共63頁(yè)第四十三頁(yè)，共64頁(yè)。2. 工作工作(gngzu)原理原理 vGS對(duì)溝道對(duì)溝道(u do)的控的控制作用制作用當(dāng)當(dāng)vGS0時(shí)時(shí)（以（以N溝道溝道(u do)JFET為例）為例） 當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓vGS稱為稱為夾斷電壓夾斷電壓VP （ 或或VGS(off) ）。）。對(duì)于對(duì)于N溝道的溝道的JFET，VP 0。PN結(jié)反偏結(jié)反偏耗盡層加厚耗盡層加厚溝道變窄。溝道變窄。 vGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。（動(dòng)畫2-9）5.3.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理第43

26、頁(yè)/共63頁(yè)第四十四頁(yè)，共64頁(yè)。 vDS對(duì)溝道的控制對(duì)溝道的控制(kngzh)作用作用當(dāng)當(dāng)vGS=0時(shí)，時(shí)，vDS iD g、d間間PN結(jié)的反向電壓增加結(jié)的反向電壓增加(zngji)，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。，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)當(dāng)vDS增加到使增加到使vGD=VP 時(shí)，在緊靠時(shí)，在緊靠(jn ko)漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)此時(shí)vDS 夾斷區(qū)延長(zhǎng)夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻溝道電阻 iD基本不變基本不變5.3.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理第44頁(yè)/共63頁(yè)第四十五頁(yè)，共64頁(yè)。 vGS和和vDS同時(shí)

27、同時(shí)(tngsh)作用時(shí)作用時(shí)當(dāng)當(dāng)VP vGS0 時(shí)，導(dǎo)電時(shí)，導(dǎo)電(dodin)溝道更容易夾斷，溝道更容易夾斷，對(duì)于對(duì)于(duy)同樣的同樣的vDS ， iD的值比的值比vGS=0時(shí)的值要小。時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處在預(yù)夾斷處vGD=vGS- -vDS =VP 5.3.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理第45頁(yè)/共63頁(yè)第四十六頁(yè)，共64頁(yè)。綜上分析綜上分析(fnx)(fnx)可知可知 JFET是電壓控制電流是電壓控制電流(dinli)器件，器件，iD受受vGS控制?？刂?。 預(yù)夾斷前預(yù)夾斷前iD與與vDS呈近似呈近似(jn s)線性關(guān)系；預(yù)夾線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，斷后， iD趨于飽和。趨

28、于飽和。 JFET柵極與溝道間的柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因結(jié)是反向偏置的，因 此此iG 0，輸入電阻很高。，輸入電阻很高。第46頁(yè)/共63頁(yè)第四十七頁(yè)，共64頁(yè)。5.3.2 JFET的特性的特性(txng)曲線及參曲線及參數(shù)數(shù)2. 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移(zhuny)特特性性 1. 輸出特性輸出特性 2PGSDSSD)1(VIiv (VPvGS0)第47頁(yè)/共63頁(yè)第四十八頁(yè)，共64頁(yè)。與耗盡與耗盡(ho jn)型型MOSFET類似類似3. 主要參數(shù)主要參數(shù)5.3.2 JFET的特性的特性(txng)曲線及曲線及參數(shù)參數(shù)第48頁(yè)/共63頁(yè)第四十九頁(yè)，共64頁(yè)。5.3.3 JFET放大電路的小信號(hào)放

29、大電路的小信號(hào)(xnho)模型分模型分析法析法1. JFET小信號(hào)小信號(hào)(xnho)模模型型（1）低頻（及中頻）低頻（及中頻(zhngpn)）模型）模型第49頁(yè)/共63頁(yè)第五十頁(yè)，共64頁(yè)。2. 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)(dngti)指標(biāo)分析指標(biāo)分析（1 1）中頻）中頻(zhngpn)(zhngpn)小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路第50頁(yè)/共63頁(yè)第五十一頁(yè)，共64頁(yè)。2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)(zhbio)分析分析（2）中頻）中頻(zhngpn)電壓增益電壓增益（3）輸入電阻）輸入電阻（4）輸出電阻）輸出電阻忽略忽略(hl) rds ，由輸入輸出回路得由輸入輸出回路得則則)|(g2g1g3iRRRR doRR end第51頁(yè)/共63頁(yè)第五十二頁(yè)，共64頁(yè)。*5.4 砷化鎵金屬砷化鎵金屬(jnsh)-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管不作教學(xué)要求，有興趣不作教學(xué)要求，有興趣(xngq)者自學(xué)者自學(xué)第52頁(yè)/共63頁(yè)第五十三頁(yè)，共64頁(yè)。5.5 各種放大電路性能各種放大電路性能(xngnng)比較比較5.5.1 各種各種FET特性特性(txng)比較比較5.5.2 各種放大器件電路性能比較各種放大器件電路性能比較第53頁(yè)/共63頁(yè)第五十四頁(yè)，共64頁(yè)。N溝溝道道增增強(qiáng)強(qiáng)型型絕緣(juyun)柵場(chǎng)效應(yīng)管P溝溝道道增增強(qiáng)強(qiáng)型型 1.各類場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線(qxin