場效應管及放大電路

關于場效應管及放大電路第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日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結型場效應管第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日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頁，共四十五頁，2022年，8月28日3UGS<0,UDS=0VPN結反偏，|UGS|越大則耗盡區(qū)越寬，導電溝道越窄。2、工作原理（以N溝道為例）第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日4ID|UGS|越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當|UGS|較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日5NGSDUGSPPUGS達到一定值時（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。ID第六頁，共四十五頁，2022年，8月28日6UGS=0,UDS>0VID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。第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日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第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日8UGS<0,UDS>0VIDUGD=UGS-UDS=UP時發(fā)生預夾斷第九頁，共四十五頁，2022年，8月28日9三、特性曲線和電流方程2.轉移特性VP1.輸出特性第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日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。第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日11絕緣柵型場效應三極管MOSFET(MetalOxide

SemiconductorFET)。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)第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日12一N溝道增強型MOSFET1結構

第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日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頁，共四十五頁，2022年，8月28日14(3)VGS>VGS（th)>0時，VDS>0

VDS=VDG＋VGS

=－VGD＋VGS

VGD=VGS－VDS

＝

VGS（th)時發(fā)生預夾斷第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日153N溝道增強型MOS管的特性曲線轉移特性曲線

ID=f(VGS)VDS=const第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日16輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日17二N溝道耗盡型MOSFET(a)結構示意圖(b)轉移特性曲線

第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日18輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日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。第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日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(β)電壓控制電流源VCCS(gm)第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日21

§4.4場效應管的參數(shù)和型號一場效應管的參數(shù)

①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。

②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。③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頁，共四十五頁，2022年，8月28日22

④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107Ω，對于絕緣柵型場效應三極管,RGS約是109～1015Ω。

⑤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頁，共四十五頁，2022年，8月28日23⑥最大漏極功耗PDM

最大漏極功耗可由PDM=VDSID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

第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日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。第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日25幾種常用的場效應三極管的主要參數(shù)第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日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。第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日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頁，共四十五頁，2022年，8月28日28一.靜態(tài)分析（Ui=0）

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-

IDRD第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日29一.靜態(tài)分析（Ui=0）

直流負載線：2.圖解法UDS=

VDD–

IDRD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頁，共四十五頁，2022年，8月28日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）第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日31很大，可忽略。

場效應管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日32

共源極放大電路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRL'dRLRD微變等效電路第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日33sgR2R1RGRL'dRLRDro=RD=10k第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日34共漏極放大電路－源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日35uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日36riro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻ri第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日37輸出電阻rogd微變等效電路ro

roR2R1RGsRS第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日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)小于1且約等于1；輸出電阻小。第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日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第四十頁，共四十五頁，2022年，8月28日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R3R4RCRLRS