場效應管以及放大電路

1、關于場效應管及放大電路第一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1一、場效應晶體管(FET)的分類N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結型MOSFET絕緣柵型(IGFET) 4.1 結型場效應管第二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月21、結構 源極，用S或s表示N型導電溝道漏極，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表示符號符號二、結型場效應管的結構和工作原理第三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3 UGS0VID越靠近漏極，PN結反壓越大, 耗盡層越寬，導電溝道越窄溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。第七張

2、，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月7當 UDS=| Vp |, 發(fā)生預夾斷, ID= IDssUDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。此時，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID第八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月8 UGS0VIDUGD= UGS- UDS=UP時發(fā)生預夾斷第九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月9三、特性曲線和電流方程2. 轉移特性 VP1. 輸出特性 第十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月10 結型場效應管的缺點：1. 柵源極間的電阻雖然可達107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3. 柵源極間的PN結加正向電壓

3、時，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。2. 在高溫下，PN結的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。第十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月11絕緣柵型場效應三極管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分為 增強型 N溝道、P溝道 耗盡型 N溝道、P溝道 4.2 絕緣柵場效應管（MOS)第十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月12一 N溝道增強型MOSFET1 結構 第十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月132 工作原理 (1) VGS=0V時，漏源之間相當兩個背靠背的 二極管，在D、S之間加上電壓不

4、會在D、S間形成電流。(2) VGS VGS（th)0時，形成導電溝道反型層第十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月14(3) VGS VGS（th)0時， VDS0 VDS=VDGVGS =VGDVGS VGD=VGSVDS VGS（th)時發(fā)生預夾斷第十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月153 N溝道增強型MOS管的特性曲線轉移特性曲線 ID=f(VGS)VDS=const第十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月16輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const第十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月17二 N溝道耗盡型MOSFET (a) 結構示意圖

5、(b) 轉移特性曲線 第十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月18輸出特性曲線IDU DS0UGS=0UGS0第十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月19P溝道MOSFET P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。第二十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月20 4.3 雙極型和場效應型三極管的比較 雙極型三極管 場效應三極管結構 NPN型 結型耗盡型 N溝道 P溝道 PNP型 絕緣柵增強型 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

6、有的型號可倒置使用載流子 多子擴散少子漂移 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() 電壓控制電流源VCCS(gm)第二十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月21 4.4 場效應管的參數(shù)和型號一 場效應管的參數(shù) 開啟電壓VGS(th) (或VT) 開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值, 場效應管不能導通。 夾斷電壓VGS(off) (或VP) 夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當VGS=VGS(off) 時,漏極電流為零。 飽和漏極電流IDSS 耗盡型場效應三極管, 當VGS=0時所對應的漏極電流第二十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022

7、年6月22 輸入電阻RGS 場效應三極管的柵源輸入電阻的典型值，對于結型場效應三極管，反偏時RGS約大于107，對于絕緣柵型場效應三極管, RGS約是1091015。 低頻跨導gm 低頻跨導反映了柵壓對漏極電流的控制作用， 這一點與電子管的控制作用相似。gm可以在 轉移特性曲線上求取，也可由電流方程求得第二十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月23 最大漏極功耗PDM 最大漏極功耗可由PDM= VDS ID決定，與雙極型三極管的PCM相當。 7 漏、源間擊穿電壓 BUDS 輸出特性曲線上，當漏極電流急劇增加，產(chǎn)生雪崩擊穿時對應的電壓。 8 柵、源間擊穿電壓 BUGS 破壞性擊穿 第二十

8、四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月24二 場效應三極管的型號 場效應三極管的型號, 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代表結型場效應管，O代表絕緣柵場效應管。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是結型N溝道場效應三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應三極管。 第二種命名方法是CS#，CS代表場效應管，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。第二十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月25幾種常用的場效應三極管的主要參數(shù)第二十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于202

9、2年6月26 電路的組成原則及分析方法(1).靜態(tài)：適當?shù)撵o態(tài)工作點，使場效應管工作在恒流區(qū) (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4.5 場效應管放大電路 場效應管具有輸入電阻高的特點，是電壓控制器件，即用柵源電壓uGS控制漏極電流iD。第二十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月27一 自偏壓電路vGSQ點：VGS 、ID 、VDSvGS =VDS =VDD- ID (Rd + R )- iDR4.5 場效應管放大電路 4.5.1 共源放大電路第二十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月28一.靜態(tài)分析（Ui=0

10、） 4.5.1 共源放大電路G極絕緣 IG=01.估算法UGS = VGGID = IDO（UGS / UT 1)2UDS = VDD - ID RD 第二十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月29一.靜態(tài)分析（Ui=0） 直流負載線：2.圖解法UDS = VDD ID RD直流負載線和UGS負載線的交點即為Q點。4.5.1 共源放大電路第三十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月30GSD跨導漏極輸出電阻uGSiDuDS4.5.1 共源放大電路二.動態(tài)分析（等效電路法）第三十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月31很大，可忽略。 場效應管的微變等效電路為：GSDuGSiD

11、uDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds第三十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月32 共源極放大電路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRLdRLRD微變等效電路第三十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月33sgR2R1RGRLdRLRDro=RD=10k第三十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月34共漏極放大電路 源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G第三十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月35uo+UD

12、DRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路第三十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月36riro rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻 ri第三十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月37輸出電阻 rogd微變等效電路ro roR2R1RGsRS第三十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月38場效應管放大電路小結(1) 場效應管放大器輸入電阻很大。(2) 場效應管共源極放大器(漏極輸出)輸入輸出反相，電壓放大倍數(shù)大于1；輸出電阻=RD。(3) 場效應管源極跟隨器輸入輸出同相，電壓放大倍數(shù)

13、小于1且約等于1；輸出電阻小。第三十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月39設: gm=3mA/V=50rbe = 1.7K例題: 前級:場效應管共源極放大器后級:晶體管共射極放大器求:總電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻+UCCRS3M(+24V)R120KUi10KC2C3R4R3RLRE282K43K10K8KUo10KC1RCT1RE1CE2T2USCE1RD10KR21M第四十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月40（1）估算各級靜態(tài)工作點: （略）（2）動態(tài)分析: 微變等效電路R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUGS首先計算第二級的輸入電阻 ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k第四十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月41R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUGS第二步:計算各級電壓放大倍數(shù)2=-RC2/RLrbe=-50(10/10)/1.7=-147AV1=- gmRL1=-gm (RD /ri2)=-3(10/1.7)=-4.4第四十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月42R3R4RCRLRSR2R1RDIbIdrbeIcUG