《場效應管放大電路》

5場效應管放大電路5.1金屬-氧化物-半導體（MOS）場效應管5.3結(jié)型場效應管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導體場效應管5.5各種放大器件電路性能比較5.2MOSFET放大電路整理ppt5場效應管放大電路5.1金屬-氧化物-半導體（MOS）場效應管5.3結(jié)型場效應管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導體場效應管5.5各種放大器件電路性能比較5.2MOSFET放大電路整理pptP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場效應管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場效應管沒有加偏置電壓時，就有導電溝道存在增強型：場效應管沒有加偏置電壓時，沒有導電溝道場效應管的分類：整理ppt5.1金屬-氧化物-半導體（MOS）場效應管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)制效應整理ppt5.1.1N溝道增強型MOSFET1.結(jié)構(gòu)（N溝道）L：溝道長度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L整理ppt5.1.1N溝道增強型MOSFET剖面圖1.結(jié)構(gòu)（N溝道）符號整理ppt5.1.1N溝道增強型MOSFET2.工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當vGS≤0時無導電溝道，d、s間加電壓時，也無電流產(chǎn)生。當0<vGS<VT時產(chǎn)生電場，但未形成導電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。當vGS>VT時在電場作用下產(chǎn)生導電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產(chǎn)生。

vGS越大，導電溝道越厚VT稱為開啟電壓整理ppt2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用靠近漏極d處的電位升高電場強度減小溝道變薄當vGS一定（vGS>VT）時，vDSID溝道電位梯度整個溝道呈楔形分布整理ppt當vGS一定（vGS>VT）時，vDSID溝道電位梯度當vDS增加到使vGD=VT時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用在預夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT整理ppt預夾斷后，vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用整理ppt2.工作原理（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。整理ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程①截止區(qū)當vGS＜VT時，導電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。整理ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)vDS≤（vGS－VT）由于vDS較小，可近似為rdso是一個受vGS控制的可變電阻整理ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)

n：反型層中電子遷移率Cox：柵極（與襯底間）氧化層單位面積電容本征電導因子其中Kn為電導常數(shù)，單位：mA/V2整理ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT時的iDV-I特性：整理ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（2）轉(zhuǎn)移特性整理ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.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，而且基本上無柵流整理ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET2.V-I特性曲線及大信號特性方程

（N溝道增強型）整理ppt5.1.3P溝道MOSFET整理ppt5.1.4溝道長度調(diào)制效應實際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為m當不考慮溝道調(diào)制效應時，＝0，曲線是平坦的。

修正后整理ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)NMOS增強型1.開啟電壓VT（增強型參數(shù)）2.夾斷電壓VP（耗盡型參數(shù)）3.飽和漏電流IDSS（耗盡型參數(shù)）4.直流輸入電阻RGS（109Ω～1015Ω）二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds

當不考慮溝道調(diào)制效應時，＝0，rds→∞

整理ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)2.低頻互導gm

二、交流參數(shù)考慮到則其中整理ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)end三、極限參數(shù)1.最大漏極電流IDM

2.最大耗散功率PDM

3.最大漏源電壓V（BR）DS

4.最大柵源電壓V（BR）GS

整理ppt5.2MOSFET放大電路5.2.1MOSFET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.小信號模型分析整理ppt5.2.1MOSFET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）直流通路共源極放大電路整理ppt5.2.1MOSFET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）假設工作在飽和區(qū)，即驗證是否滿足如果不滿足，則說明假設錯誤須滿足VGS>VT，否則工作在截止區(qū)再假設工作在可變電阻區(qū)即整理ppt假設工作在飽和區(qū)滿足假設成立，結(jié)果即為所求。解：例：設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，整理ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（2）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路飽和區(qū)需要驗證是否滿足整理ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)時，vI＝0，VG＝0，ID＝I電流源偏置VS＝VG－VGS（飽和區(qū)）整理ppt5.2.1MOSFET放大電路2.圖解分析由于負載開路，交流負載線與直流負載線相同整理ppt5.2.1MOSFET放大電路3.小信號模型分析（1）模型靜態(tài)值（直流）動態(tài)值（交流）非線性失真項當，vgs<<2(VGSQ-VT)時，整理ppt5.2.1MOSFET放大電路3.小信號模型分析（1）模型0時高頻小信號模型整理ppt3.小信號模型分析解：例5.2.2的直流分析已求得：（2）放大電路分析（例5.2.5）s整理ppt3.小信號模型分析（2）放大電路分析（例5.2.5）s整理ppt3.小信號模型分析（2）放大電路分析（例5.2.6）共漏整理ppt3.小信號模型分析（2）放大電路分析end整理ppt5.3結(jié)型場效應管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整理ppt5.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)#

符號中的箭頭方向表示什么？整理ppt2.工作原理①vGS對溝道的控制作用當vGS＜0時（以N溝道JFET為例）當溝道夾斷時，對應的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓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。整理ppt2.工作原理（以N溝道JFET為例）②vDS對溝道的控制作用當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，從上至下呈楔形分布。當vDS增加到使vGD=VP時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。此時vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變整理ppt2.工作原理（以N溝道JFET為例）③

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

ID的值比vGS=0時的值要小。在預夾斷處vGD=vGS-vDS=VP整理ppt綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導電，

所以場效應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。預夾斷前iD與vDS呈近似線性關系；預夾斷后，iD趨于飽和。#

為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？

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。整理ppt5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)2.轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性整理ppt與MOSFET類似3.主要參數(shù)5.3.2JFET的特性曲線及參數(shù)整理ppt5.3.2FET放大電路的小信號模型分析法1.FET小信號模型（1）低頻模型整理ppt（2）高頻模型整理ppt2.動態(tài)指標分析（1）中頻小信號模型整理ppt2.動態(tài)指標分析（2）中頻電壓增益（3）輸入電阻（4）輸出電阻忽略rds，由輸入輸出回路得則通常則end整理ppt*5.4砷化鎵金屬-半導體場效應管本節(jié)不做教學要求，有興趣者自學整理ppt5.5各種放大器件電路性能比較整理ppt5.5各種放大器件電路性能比較組態(tài)對應關系：CEBJTFETCSCCCDCB