數(shù)電03場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路課件

第三章

場(chǎng)效應(yīng)晶體管

及其放大電路§1場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制元件，它的輸出電流決定于輸入端電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流，它的輸入電阻很高，可高達(dá)109～1014。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的外形與普通晶體管相似，但二者控制特性卻截然不同。普通晶體管是電流控制元件，通過控制基極電流達(dá)到控制集電極電流或發(fā)射極電流的目的，信號(hào)源必須提供一定的電流才能工作，它的輸入電阻低，約為102～104。場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的分類：N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-當(dāng)UGS=0時(shí)相當(dāng)于兩個(gè)反接的PN結(jié)ID=01.2工作原理（以N溝道為例說明）N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID垂直于襯底表面產(chǎn)生電場(chǎng)電場(chǎng)吸引襯底中電子到表層電子填補(bǔ)空穴形成負(fù)空間電荷區(qū)當(dāng)UGS>0時(shí)N溝道溝通源區(qū)與漏區(qū)與襯底間被耗盡層絕緣耗盡層N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID1.3特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線開啟電壓：當(dāng)UGS<UGS(th)時(shí)，導(dǎo)電溝道還沒有形成，ID≈0；當(dāng)UGS>UGS(th)時(shí)，導(dǎo)電溝道已形成，隨著UGS的增大，ID也增大。IDUGSOUGS(th)無溝道有溝道輸出特性曲線IDUDSUGS=1V2V3V4V2耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管1.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（以N溝道為例）N+N+P型硅襯底源極S漏極D柵極GSiO2絕緣層在制造管子時(shí)，即在SiO2絕緣層中摻入大量正離子，因而在兩個(gè)N+區(qū)之間感應(yīng)出許多電子，形成原始導(dǎo)電溝道。N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID當(dāng)UGS>0時(shí)，UGS越大，導(dǎo)電溝道越寬，等效電阻越小，在同樣的UDS作用下，ID也就越大。當(dāng)UGS<0時(shí)，UGS負(fù)值越大，導(dǎo)電溝道越窄，等效電阻越大，在同樣的UDS作用下，ID也就越小。N+N+P型硅襯底SDG-+UGS●UDS+-IDN+N+P型硅襯底SDG-+UGS●UDS+-ID當(dāng)UGS小于某一負(fù)值時(shí)，導(dǎo)電溝道被夾斷，這時(shí)不管UDS為多大，ID=0。輸出特性曲線IDUDSUGS=-2V-1V0V1V3電路符號(hào)GSDN溝道增強(qiáng)型GSDP溝道耗盡型GSDN溝道耗盡型GSDP溝道增強(qiáng)型4主要參數(shù)參數(shù)符號(hào)漏極飽和電流IDSS(V)柵源夾斷電壓UGS(off)(V)開啟電壓UGS(th)(V)柵源絕緣電阻（輸入電阻）RGS()共源小信號(hào)低頻跨導(dǎo)gm(A/V)最高漏源電壓UDS(BR)(V)最高柵源電壓UGS(BR)(V)最大耗散功率PDM(mV)PD=UDSID雙極性晶體管場(chǎng)效應(yīng)管類型NPN型或PNP型N溝道或P溝道載流子（電子、空穴）兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電只有一種載流子參與導(dǎo)電控制方式電流控制電壓控制放大參數(shù)=20～100gm=1～5(mA/V)輸入電阻102～104107～1014輸出電阻rce很高rds很高熱穩(wěn)定性差差好制造工藝較復(fù)雜簡(jiǎn)單、成本低對(duì)應(yīng)極基極—柵極、發(fā)射極—源極、集電極—漏極場(chǎng)效應(yīng)管與雙極性晶體管的比較§2場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路（共源極接法的分壓式偏置放大電路）場(chǎng)效應(yīng)管放大電路具有很高的輸入電阻，因此適用于高內(nèi)阻信號(hào)源的放大，通常用在多級(jí)放大電路的輸入級(jí)。RG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCST—場(chǎng)效應(yīng)管，電壓控制元件，用柵源電壓控制漏極電流。RD—漏極負(fù)載電阻，獲得隨ui變化的輸出電壓。RSS—源極電阻，穩(wěn)定工作點(diǎn)。RG1、RG1—分壓偏置電阻，與RSS配合獲得合適的偏壓UGS。CS—旁路電容。C1、C1—耦合電容。UDD—直流電源，提供能量。RG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCS2動(dòng)態(tài)分析交流通路RG1TRSuSui+-uoRLRG2RDugsidGSDRG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCSRG1TRSuSui+-uoRLRG2RDugsidGSDRG1RS