電子技術(shù)第5章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1課件

5場(chǎng)效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)（MOSFET）5.3結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管☆5.5各種放大器件電路性能比較☆5.2MOSFET放大電路5.1.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET5.1.5MOSFET的主要參數(shù)5.1.2N溝道耗盡型MOSFET5.1.3P溝道MOSFET5.1.4溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)（不講）5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強(qiáng)型N溝道N溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFETMOSFET耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有加偏置電壓時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)電溝道場(chǎng)效應(yīng)管的分類：L：溝道長(zhǎng)度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L1.結(jié)構(gòu)5.1.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET剖面圖1.結(jié)構(gòu)（N溝道）vGS越大，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。（1）vGS對(duì)溝道的控制作用①當(dāng)vGS≤0時(shí)無(wú)導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時(shí)，無(wú)電流產(chǎn)生。②當(dāng)0<vGS

<VT

時(shí)

VT

稱為開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電場(chǎng)，但未形成導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓后，沒(méi)有電流產(chǎn)生。③當(dāng)vGS≥VT時(shí)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓后，有電流產(chǎn)生。2.工作原理當(dāng)vGS一定（vGS>VT）時(shí)，vDSiD溝道電位梯度

當(dāng)vDS增加到使vGD=VT

時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。（2）vDS對(duì)溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT預(yù)夾斷后，vDS夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻iD基本不變（2）vDS對(duì)溝道的控制作用（3）vDS和vGS同時(shí)作用時(shí)

vDS一定，vGS變化時(shí)給定一個(gè)vGS，就有一條不同的iD

–vDS

曲線。1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）二氧化硅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5.1.2N溝道耗盡型MOSFET5.1.2N溝道耗盡型MOSFET

（N溝道增強(qiáng)型）耗盡型MOS管，VGS可－,可0,可+；VDS>0。2.V-I特性曲線5.1.3P溝道MOSFETVDS<0，VGSVT<0，iD流出d極－＋－－－＋iD2.低頻互導(dǎo)gm定義:

二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DGSP溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DGSN溝道P溝道增強(qiáng)型MOS管N溝道P溝道耗盡型MOS管增強(qiáng)型MOS管特性小結(jié)絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型P溝道增強(qiáng)型VGSVT>0，VDS>0,id流向d端。VGSVT<0，VDS<0，id流出d端。場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較

電流控制電壓控制

控制方式電子和空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電載流子電子或空穴中一種載流子參與導(dǎo)電類型

NPN和PNPN溝道和P溝道放大參數(shù)

rce很高

rds很高

輸出電阻輸入電阻較低較高

雙極型三極管單極型場(chǎng)效應(yīng)管熱穩(wěn)定性

差

好制造工藝

較復(fù)雜

簡(jiǎn)單，成本低對(duì)應(yīng)電極

b—e—c

g—s—d5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算2.圖解分析☆

3.小信號(hào)模型分析*5.2.2帶PMOS負(fù)載的NMOS放大電路5.2MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算（1）簡(jiǎn)單的共源極放大電路（N溝道）共源極放大電路直流通路驗(yàn)證是否滿足如果不滿足，應(yīng)調(diào)整放大電路參數(shù)MOS管工作在恒流區(qū)，須滿足VGS>VT，且VDS>(VGS－VT)由Kn叫做電導(dǎo)常數(shù),單位是mA/V2,是與管子結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)。1.直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算（1）簡(jiǎn)單的共源極放大電路假設(shè)工作在飽和區(qū)滿足假設(shè)成立。解：例：設(shè)Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，試計(jì)算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源電壓VDSQ。VDD=5V，VT=1V，在飽和區(qū)，有（2）帶源極電阻的共源極放大電路需驗(yàn)證是否滿足解：直流分析如例5.2.2,不在重復(fù)。例5.2.5共源放大電路

題目中常給出gm,不用求。（2）放大電路分析小信號(hào)模型電路s共漏例5.2.6共漏放大電路（1）電壓增益3.小信號(hào)模型分析（2）輸入輸出電阻Ro本章作業(yè)5.1.1；5.1.2；5.2.4；5.2.5；5.3.5；5.3.8；5.5.1。5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)5.3.3JFET放大電路的小信號(hào)模型分析法5.3結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1.N溝道結(jié)構(gòu)5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理2.工作原理①vGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)vGS＜0時(shí)當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓vGS稱夾斷電壓VP（或VGS(off)）。對(duì)于N溝道的JFET，VP<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。vGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。注意：加的是反偏電壓②vDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)vGS=0時(shí)，vDSiDg、d間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔。當(dāng)vDS增加到使vGD=VP時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)vDS夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻iD基本不變③

vGS和vDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP<vGS<0時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對(duì)于同樣的vDS，

iD的值比vGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處vGD=vGS-vDS=VP綜上可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制。預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。

JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。2.轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性(VP≤vGS≤0)5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)N溝道JFET工作條件：Vp<vgs0；vDS

>vGS－VP>0與MOSFET類似3.主要參數(shù)5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性小結(jié)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管N溝道耗盡型P溝道耗盡型vp<vgs0iD流入d端0vgs

<vpiD流出d端1.JFET小信號(hào)模型（1）低頻模型☆5.3.3JFET放大電路

的小信號(hào)模型分析法2.動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析（1）小信號(hào)模型直流條件是否滿足：小信號(hào)等效電路rds可看作，可不畫出（2）電壓增益（3）輸入電阻（4）輸出電阻則:☆5.5各種放大器件電路性能比較5.5各種放大器件電路性能比較組態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCG