東華大學(xué)模擬電子技術(shù)-第四章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路20140211

東華大學(xué)模擬電子技術(shù)——第四章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路20140211第一頁(yè)，共33頁(yè)。第4章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路基礎(chǔ)1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）2、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）3、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法4、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析5、復(fù)合管6、多級(jí)放大器件電路組成及分析第二頁(yè)，共33頁(yè)。(JFET)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），分別與晶體管的e、b、c相對(duì)應(yīng)；有三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，分別對(duì)應(yīng)于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1.結(jié)構(gòu)和符號(hào)導(dǎo)電溝道源極柵極漏極符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖第三頁(yè)，共33頁(yè)。(JFET)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）2.工作原理a、柵-源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道變窄溝道消失稱為夾斷UGS（off）

用uGS控制導(dǎo)電溝道的寬度，柵極-源極之間的PN結(jié)必須反向偏置。第四頁(yè)，共33頁(yè)。(JFET)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）2.工作原理b、漏-源電壓對(duì)漏極電流的影響uGS＞UGS（off）且不變，VDD增大，iD增大。預(yù)夾斷uGD＝UGS（off）uGD>UGS（off）恒流區(qū)，溝道電阻增大，iD幾乎不變，僅取決uGS。uGD<UGS（off）第五頁(yè)，共33頁(yè)。(JFET)的特性曲線一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）1.轉(zhuǎn)移特性?shī)A斷電壓漏極飽和電流場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。用轉(zhuǎn)移特性描述柵源電壓uGS對(duì)漏極電流iD的控制作用。在恒流區(qū)時(shí)：第六頁(yè)，共33頁(yè)。(JFET)的特性曲線一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）2.輸出特性g-s電壓控制d-s的等效電阻預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UGS（off）可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅取決于uGS擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓IDSSΔiD不同型號(hào)的管子UGS（off）、IDSS將不同。低頻跨導(dǎo)：第七頁(yè)，共33頁(yè)。絕緣柵型MOSFET工作原理二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）1.增強(qiáng)型管uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層大到一定值才開(kāi)啟第八頁(yè)，共33頁(yè)。絕緣柵型MOSFET工作原理1.增強(qiáng)型管iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū)。uGD＝UGS（th），預(yù)夾斷。iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)。預(yù)夾斷uDS的增大幾乎全部用來(lái)克服夾斷區(qū)的電阻N型導(dǎo)電溝道二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）第九頁(yè)，共33頁(yè)。絕緣柵型MOSFET工作原理2.耗盡型管耗盡型MOS管在

uGS＞0、uGS

＜0、uGS

＝0時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。加正離子小到一定值才夾斷uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道。二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）第十頁(yè)，共33頁(yè)。絕緣柵型MOSFET特性曲線1.增強(qiáng)型管二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）轉(zhuǎn)移特性開(kāi)啟電壓輸出特性在恒流區(qū)：第十一頁(yè)，共33頁(yè)。絕緣柵型MOSFET特性曲線2.耗盡型管二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）轉(zhuǎn)移特性?shī)A斷電壓輸出特性第十二頁(yè)，共33頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管的分類二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）工作在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性第十三頁(yè)，共33頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）1、直流參數(shù)1)夾斷電壓VP(或VGS(off))：漏極電流約為零時(shí)的VGS值。3)飽和漏極電流IDSS：VGS=0時(shí)對(duì)應(yīng)的漏極電流。2)開(kāi)啟電壓VT：增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管有微小漏極電流時(shí)的VGS值。4)直流輸入電阻RGS：對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107Ω。第十四頁(yè)，共33頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）2、交流參數(shù)1)輸出電阻rd：2)低頻跨導(dǎo)gm：或

低頻跨導(dǎo)反映vGS對(duì)iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。第十五頁(yè)，共33頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)二、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）3、極限參數(shù)2)

最大漏源電壓：V(BR)DS3)最大柵源電壓：V(BR)GS1)最大漏極電流：IDM4)最大漏極功耗PDM：第十六頁(yè)，共33頁(yè)。自給偏壓電路—公式法三、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法由正電源獲得負(fù)偏壓稱為自給偏壓自給偏壓只能用于偏置耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的Q點(diǎn)。第十七頁(yè)，共33頁(yè)。自給偏壓電路—圖解法三、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法輸入回路負(fù)載線方程輸出回路負(fù)載線方程第十八頁(yè)，共33頁(yè)。自給偏壓電路—圖解法三、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法QQIDQUGSQUDSQ第十九頁(yè)，共33頁(yè)。分壓式偏壓電路—典型的Q點(diǎn)穩(wěn)定電路三、場(chǎng)效應(yīng)管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法Rg3的作用是？分壓式偏壓電路可以偏置任意類型的場(chǎng)效應(yīng)管的Q點(diǎn)。第二十頁(yè)，共33頁(yè)。場(chǎng)效應(yīng)管的交流等效模型（小信號(hào)模型）四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析與晶體管的h參數(shù)等效模型類比：電流控制電流源電壓控制電流源第二十一頁(yè)，共33頁(yè)?；竟苍捶糯箅娐返膭?dòng)態(tài)分析四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析若Rd=3kΩ，Rg=5kΩ，gm=2mS，則請(qǐng)與共射電路比較特點(diǎn)第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。分壓式偏置共源放大電路的動(dòng)態(tài)分析（有CS）四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。分壓式偏置共源放大電路的動(dòng)態(tài)分析（無(wú)CS）四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析第二十四頁(yè)，共33頁(yè)?；竟猜┓糯箅娐返膭?dòng)態(tài)分析四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析若Rs=3kΩ，gm=2mS，則請(qǐng)與共集電路比較特點(diǎn)第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。基本共漏放大電路的動(dòng)態(tài)分析四、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析輸出電阻的分析若Rs=3kΩ，gm=2mS，則Ro=?第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。復(fù)合管：多個(gè)管子合理連接等效成一個(gè)管子五、復(fù)合管同類管復(fù)合后類型不變，異類管復(fù)合后，其類型取決于T1管的類型。復(fù)合管復(fù)合的條件：各電極的電流需有合理的流通路徑。第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。判斷下列各圖是否能組成復(fù)合管五、復(fù)合管結(jié)論：在合適的外加電壓下，每只管子的電流都有合適的通路，才能組成復(fù)合管。第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。求復(fù)合管組成的射極跟隨器的輸入電阻和輸出電阻五、復(fù)合管第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。合理組合多級(jí)放大電路六、多級(jí)放大器件電路組成及分析按下列要求組成兩級(jí)放大電路：①Ri＝1～2kΩ，Au

的數(shù)值≥3000；②Ri

≥10MΩ，Au的數(shù)值≥300；③Ri＝100～200kΩ，Au的數(shù)值≥150；④Ri≥10MΩ，Au的數(shù)值≥10，Ro≤100Ω。①共射、共射；②共源、共射；③共集、共射；④共源、共集。第三十頁(yè)，共33頁(yè)。多級(jí)放大電路分析六、多級(jí)放大器件電路組成及分析兩級(jí)放大電路如圖所示，已知三極管的場(chǎng)效應(yīng)管的