第四章 場效應(yīng)管及基本放大電路

第四章場效應(yīng)管及基本放大電路第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三4.1結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)工作原理

輸出特性轉(zhuǎn)移特性

主要參數(shù)

4.1.1

JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

4.1.2

JFET的特性曲線及參數(shù)

第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三1.結(jié)構(gòu)（以N溝道JFET為例）第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三2.工作原理①VGS對溝道的控制作用當(dāng)VGS＜0時（以N溝道JFET為例）當(dāng)溝道夾斷時，對應(yīng)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，從上至下呈楔形分布。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第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三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(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。#

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。第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三#

JFET有正常放大作用時，溝道處于什么狀態(tài)？4.1.2JFET的特性曲線及參數(shù)2.轉(zhuǎn)移特性VP1.輸出特性第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三uGD=UGS(off)時稱為預(yù)夾斷夾斷電壓第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三uGD=UGS(off)時稱為預(yù)夾斷夾斷電壓第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：③低頻跨導(dǎo)gm：或3.主要參數(shù)漏極電流約為零時的VGS值。VGS=0時對應(yīng)的漏極電流。低頻跨導(dǎo)反映了vGS對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)。④輸出電阻rd：第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三4.2絕緣柵型場效應(yīng)管MOSFET反型層uDS

不變，uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚。當(dāng)反型層將兩個N區(qū)相接時，管子導(dǎo)通。1.N溝道增強型管SiO2絕緣層第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三2.耗盡型管（考試不要求）加正離子

uGS=0時就存在導(dǎo)電溝道。第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三絕緣柵型場效應(yīng)管特性曲線1)增強型MOS管2)耗盡型MOS管開啟電壓第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三各種場效應(yīng)管所加偏壓極性小結(jié)第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三1.直流偏置電路4.3FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析（1）自給偏壓電路vGSvGS=-iDR第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三（2）混合偏壓電路第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三2.靜態(tài)工作點Q點：VGS、ID、VDSvGS=VDS=已知VP，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出Q點的VGS、ID、VDS第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：③低頻跨導(dǎo)gm：或3.主要參數(shù)漏極電流約為零時的VGS值。VGS=0時對應(yīng)的漏極電流。低頻跨導(dǎo)反映了vGS對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)。④輸出電阻rd：第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三3.主要參數(shù)⑤直流輸入電阻RGS：對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時RGS約大于107Ω。⑧最大漏極功耗PDM⑥最大漏源電壓V(BR)DS⑦最大柵源電壓V(BR)GS第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三FET放大電路組成原則及分析方法(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點，使場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，F(xiàn)ET的偏置電路相對簡單。(2)動態(tài)：能為交流信號提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：小信號等效電路法。分析方法：第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三1.直流偏置電路4.3FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析（1）自給偏壓電路vGSvGS=-iDR第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三（2）混合偏壓電路第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三2.靜態(tài)工作點Q點：VGS、ID、VDSvGS=VDS=已知VP，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出Q點的VGS、ID、VDS第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三4.4FET的交流參數(shù)和小信號模型

4.4.1FET的主要交流參數(shù)

1）低頻跨導(dǎo)gm：低頻跨導(dǎo)反映了vGS對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)。2）漏極內(nèi)阻rds：第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三很大，可忽略。

4.4.2FET的小信號模型GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三場效應(yīng)管放大電路小結(jié)(1)場效應(yīng)管放大器輸入電阻很大。(2)場效應(yīng)管共源極放大器(漏極輸出)輸入輸出反相，電壓放大倍數(shù)大于1；輸出電阻=RD。(3)場效應(yīng)管源極跟隨器輸入輸出同相，電壓放大倍數(shù)小于1且約等于1；輸出電阻小。第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三三種基本放大電路的性能比較組態(tài)對應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三輸出電阻：三種基本放大電路的性能比較BJTFET輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第27頁，共28頁，2023年，2月20日，星期三①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：