電子技術(shù)第5章場效應(yīng)管放大電路1課件

5場效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)（MOSFET）5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(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溝道長度調(diào)制效應(yīng)（不講）5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFETMOSFET耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導(dǎo)電溝道增強型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，沒有導(dǎo)電溝道場效應(yīng)管的分類：L：溝道長度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對溝道的控制作用①當(dāng)vGS≤0時無導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時，無電流產(chǎn)生。②當(dāng)0<vGS

<VT

時

VT

稱為開啟電壓產(chǎn)生電場，但未形成導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。③當(dāng)vGS≥VT時在電場作用下產(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，vDSiD溝道電位梯度

當(dāng)vDS增加到使vGD=VT

時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。（2）vDS對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)延長溝道電阻iD基本不變（2）vDS對溝道的控制作用（3）vDS和vGS同時作用時

vDS一定，vGS變化時給定一個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的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流5.1.2N溝道耗盡型MOSFET5.1.2N溝道耗盡型MOSFET

（N溝道增強型）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)型場效應(yīng)管DGSP溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGSN溝道P溝道增強型MOS管N溝道P溝道耗盡型MOS管增強型MOS管特性小結(jié)絕緣柵場效應(yīng)管N溝道增強型P溝道增強型VGSVT>0，VDS>0,id流向d端。VGSVT<0，VDS<0，id流出d端。場效應(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效應(yīng)管熱穩(wěn)定性

差

好制造工藝

較復(fù)雜

簡單，成本低對應(yīng)電極

b—e—c

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

3.小信號模型分析*5.2.2帶PMOS負載的NMOS放大電路5.2MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）共源極放大電路直流通路驗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)工作點的計算（1）簡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放大電路的小信號模型分析法5.3結(jié)型場效應(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對溝道的控制作用當(dāng)vGS＜0時當(dāng)溝道夾斷時，對應(yīng)的柵源電壓vGS稱夾斷電壓VP（或VGS(off)）。對于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對溝道的控制作用當(dāng)vGS=0時，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，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻iD基本不變③

vGS和vDS同時作用時當(dāng)VP<vGS<0時，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對于同樣的vDS，

iD的值比vGS=0時的值要小。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)型場效應(yīng)管的特性小結(jié)結(jié)型場效應(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小信號模型（1）低頻模型☆5.3.3JFET放大電路

的小信號模型分析法2.動態(tài)指標(biāo)分析（1）小信號模型直流條件是否滿足：小信號等效電路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)對應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCG