第四章場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路

第四章場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路第1頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四*場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱FET(FieldEffectTransistor)，其主要特點(diǎn)：(a)參與導(dǎo)電作用的只有一種載流子，稱為單極型晶體管(b)

電壓控制元器件（它是利用改變外加電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)控制其導(dǎo)電能力的半導(dǎo)體器件）。輸入電阻高，可達(dá)107~1015W。(c)

體積小、重量輕、耗電省、壽命長(zhǎng)。(d)

噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)和制造工藝簡(jiǎn)單，便于集成等特點(diǎn)。(e)

在大規(guī)模集成電路制造中得到了廣泛的應(yīng)用。第2頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱JFET(JunctionFieldEffectTransistor)場(chǎng)效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)和控制電場(chǎng)的形式可分為：*場(chǎng)效應(yīng)管的類型：2.

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱IGFET(IsolatedGateFieldEffectTransistor)第3頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管按工作方式可分為：*場(chǎng)效應(yīng)管的類型：絕緣柵型耗盡型增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管按其導(dǎo)電溝道摻雜類型可分為：P溝道N溝道場(chǎng)效應(yīng)管P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道耗盡型增強(qiáng)型第4頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四*本章內(nèi)容

(1)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)

(2)絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)

(3)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路。第5頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.1

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

4.1.1

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和類型

sgdP+NP+SiO2保護(hù)層N溝道JFET結(jié)構(gòu)示意圖N溝道JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管分N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管第6頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四NP+P+形成SiO2保護(hù)層以N型半導(dǎo)體作襯底上下各引出一個(gè)電極左右各引出一個(gè)歐姆接觸電極兩邊個(gè)引出一個(gè)電極兩邊各引出一個(gè)歐姆接觸電極兩邊各擴(kuò)散出兩個(gè)高濃度的P型區(qū)第7頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四漏極D（drain)源極S（source)柵極G（gate)NP+P+N型導(dǎo)電溝道符號(hào)稱為N溝道JFET第8頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四漏極D源極S柵極GNP+P+N型導(dǎo)電溝道符號(hào)三個(gè)區(qū)兩個(gè)PN結(jié)總結(jié)：此管中電流有柵極電流iG，漏極電流iD第9頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四符號(hào)P溝道JFET結(jié)構(gòu)示意圖PN+N+P型導(dǎo)電溝道SGDP溝道JFET第10頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.1.2

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理：漏極電流iD的形成過(guò)程及變化情況

GDS電路圖電流的變化，受電壓的控制和影響。NJFET承受的電壓有柵源電壓uGS和漏源電壓uDS1.柵源控制電壓uGS對(duì)漏極電流iD的控制作用2.漏源電壓uDS對(duì)漏極電流iD的影響作用第11頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．uDS=0時(shí)，uGS對(duì)溝道的控制作用

a．當(dāng)uGS=0時(shí)NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0導(dǎo)電溝道已經(jīng)存在且無(wú)變化NJFET不允許的工作狀態(tài):uGS＞0原因？第12頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四b．UGS(off)<uGS<0NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0P+–+(a)兩PN結(jié)加寬(b)PN結(jié)主要向N區(qū)擴(kuò)展(c)導(dǎo)電溝道變窄(d)導(dǎo)電溝道電阻增大第13頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0P+P+(a)PN結(jié)合攏(b)導(dǎo)電溝道夾斷c．0>uGS=UGS(off)UGS(off)——

柵源截止電壓或夾斷電壓–+第14頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(dāng)uDS=0時(shí)，uGS對(duì)溝道的控制作用動(dòng)畫演示

第15頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．當(dāng)uGS

=0時(shí)，uDS對(duì)溝道的控制作用

NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0–+當(dāng)uDS＝0時(shí)，溝道內(nèi)無(wú)電場(chǎng)效應(yīng)，無(wú)漏極電流iD形成，處處等電位，處處PN結(jié)反偏程度相等，各點(diǎn)耗盡層等寬，溝道內(nèi)處處等寬。第16頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0–+a．0<uDS<|UGS(off)|(b)沿溝道有電位梯度(c)沿溝道PN結(jié)反偏電壓不同(a)漏極電流iD≠0uDS增大，iD增大。uDS(d)溝道PN結(jié)呈楔形第17頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0–+P+b．uDS↗=|UGS(off)|(b)iD達(dá)到飽和漏極電流IDSS(最大值)(a)溝道點(diǎn)夾斷(預(yù)夾斷)?兩PN結(jié)承受的反偏電壓加大，耗盡層更加變寬。最終在A點(diǎn)重合。A第18頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四c．uDS>|UGS(off)|預(yù)夾斷以后：(b)iD達(dá)到最大值幾乎不隨uDS的增大而變化NP+N型導(dǎo)電溝道SGD=0P+–+(a)溝道夾斷區(qū)延長(zhǎng)，區(qū)內(nèi)電阻高，電壓降落大，電場(chǎng)強(qiáng)，吸引自由電子滑入漏區(qū)，形成iD第19頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(dāng)uGS

=0時(shí)，uDS對(duì)溝道的控制作用動(dòng)畫演示

第20頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．當(dāng)uDS

≥0時(shí)，uGS(≤0）對(duì)溝道的控制作用

a.uDS和uGS將一起改變溝道的寬度NP+N型導(dǎo)電溝道SGDP+–++–c.當(dāng)uDG=|UGS(off)|時(shí)，溝道出現(xiàn)予夾斷。此時(shí)，uDS=|UGS(off)|+uGSb.PN結(jié)在漏極D端的反偏電壓最大。

uDG=uDS-uGS第21頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四uDS

、uGS共同對(duì)溝道的控制作用動(dòng)畫演示

第22頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）JFET是利用uGS

所產(chǎn)生的電場(chǎng)變化來(lái)改變溝道電阻的大小，（2）場(chǎng)效應(yīng)管為一個(gè)電壓控制電流型的器件。iD受uGS的控制（3）在N溝道JFET中，uGS和UGS（off）均為負(fù)值。小結(jié)：在P溝道JFET中，uGS和UGS（off）均為正值。

即利用電場(chǎng)效應(yīng)控制溝道中流通的電流大小，因而稱為場(chǎng)效應(yīng)管。第23頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.1.3

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的伏安特性

在正常情況下，溝道之間的PN結(jié)是反向偏置的，有iG=0，輸入電阻很高，管子無(wú)輸入特性。++––第24頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．輸出特性（漏極特性）

++––特性曲線24061020可變電阻區(qū)放大區(qū)截止區(qū)第25頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四24061020可變電阻區(qū)(1)可變電阻區(qū)a.uDS較小，溝道尚未夾斷b.uDS＜|UGS(off)|+uGSc.管子相當(dāng)于受uGS控制的壓控電阻各區(qū)的特點(diǎn)：第26頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四放大區(qū)(2)

放大區(qū)放大區(qū)也稱為飽和區(qū)、恒流區(qū)。b.uDS|UGS(off)|+uGSa.

溝道予夾斷c.iD幾乎與uDS無(wú)關(guān)。d.

iD只受uGS的控制。24061020第27頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四截止區(qū)a.uGS＜UGS(off)

(3)

截止區(qū)b.溝道完全夾斷c.

iD≈024061020第28頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．轉(zhuǎn)移特性表示場(chǎng)效應(yīng)管的uGS對(duì)iD的控制特性。定義轉(zhuǎn)移特性曲線可由輸出特性曲線得到第29頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四????

（1）對(duì)于不同的uDS，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性曲線不同。曲線特點(diǎn)：（2）當(dāng)管子工作于恒流區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)移特性曲線基本重合。??第30頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四當(dāng)管子工作于恒流區(qū)時(shí)稱為零偏漏極電流第31頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.1.4

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的主要電參數(shù)

1．直流參數(shù)

(3)直流輸入電阻RGS

(1)夾斷電壓UGS(off)

(2)零偏漏極電流IDSS

（也稱為漏極飽和電流）第32頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．交流參數(shù)

(1)

跨導(dǎo)gm

也稱為互導(dǎo)。其定義為：

當(dāng)管子工作在放大區(qū)時(shí)得管子的跨導(dǎo)由第33頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可見(jiàn)，gm與IDQ有關(guān)。IDQ越大，gm也就越大。

第34頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.

極限參數(shù)(1)漏極最大允許耗散功率PDSM

(2)最大漏極電流IDSM

(2)

極間電容柵源電容Cgs柵漏電容Cgd漏源電容Cds

(3)柵源擊穿電壓U（BR）GS(4)漏源擊穿電壓U（BR）DS第35頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例在圖示電路中，已知場(chǎng)效應(yīng)管的；問(wèn)在下列三種情況下，管子分別工作在那個(gè)區(qū)？（b）（c）（a）GDS解（a）因?yàn)閡GS<UGS(off),管子工作在截止區(qū)。第36頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（b）因管子工作在放大區(qū)。

（c）因這時(shí)的管子工作在可變電阻區(qū)。

GDS第37頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.3

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管

N溝道IGFET耗盡型增強(qiáng)型P溝道N溝道P溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的類別

第38頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.3.1

N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

1.結(jié)構(gòu)示意圖及表示符號(hào)gsdN+N+SiO2絕緣保護(hù)層AlbPGSD表示符號(hào)第39頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGDN+以P型半導(dǎo)體作襯底形成兩個(gè)PN結(jié)SiO2絕緣保護(hù)層引出兩個(gè)電極引出兩個(gè)電極引出柵極Al從襯底引出電極兩邊擴(kuò)散出兩個(gè)高濃度的N區(qū)B柵極G與源極S、漏極D，并和襯底材料之間都是絕緣的，稱為絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管第40頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGDN+SiO2保護(hù)層Al故又稱為金屬－氧化物－半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管即MOS管管子組成：a.金屬（Metal)b.氧化物(Oxide)c.半導(dǎo)體(Semiconductor)第41頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.NMOS管的工作原理

電路連接圖PN+SGDN+–++–第42頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)

uGS

=0,uDS≠0無(wú)論uDS

極性如何，源極和漏極之間始終有一個(gè)PN結(jié)反偏，高阻而開(kāi)路，iD=0PN+SGN+iD=0D–++–柵極G絕緣，IG=0;S到D之間相當(dāng)于NPN型晶體管即兩個(gè)PN結(jié)背靠背對(duì)接。第43頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD=0D–++–2．uGS

>0,uDS

=0產(chǎn)生垂直向下的電場(chǎng)S與B相聯(lián)接，電場(chǎng)作用在GB之間，金屬與P型材料之間為很薄的絕緣層，相當(dāng)于充滿介質(zhì)的電容器。第44頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD=0D–++–電場(chǎng)排斥空穴形成耗盡層吸引電子第45頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD=0D–++–形成N型導(dǎo)電溝道當(dāng)uGS↗=UGS(th)時(shí)出現(xiàn)電子層反型層第46頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD=0D–++–UGS(th)—開(kāi)啟電壓N溝道增強(qiáng)型MOS管，簡(jiǎn)稱NMOSN溝道第47頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD>0D–++–3．當(dāng)uGS

>UGS(th）

,uDS>0時(shí).uDS(b)沿溝道有電位梯度(a)漏極電流iD>0uDS增大，iD增大。第48頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD>0D–++–uDS(b)沿溝道有電位梯度3．當(dāng)uGS

>UGS(th）

,uDS>0時(shí).(c)不同點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同,左高右低(a)漏極電流iD>0uDS增大，iD增大。第49頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN+SGN+iD>0D–++–uDS(d)溝道反型層呈楔形(b)沿溝道有電位梯度3．當(dāng)uGS

>UGS(th）

,uDS>0時(shí).(c)不同點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同,左高右低(a)漏極電流iD>0uDS增大，iD增大。第50頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四a.uDS升高溝道變窄PN+SGN+iD>0D–++–uDS反型層變窄第51頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四b.當(dāng)uGD

=uGS-uDS=UGS(th）時(shí)PN+SGN+iD>0D–++–uDS溝道在漏極端夾斷(b)管子預(yù)夾斷(a)iD達(dá)到最大值第52頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四c.當(dāng)uDS進(jìn)一步增大(a)iD達(dá)到最大值且恒定PN+SGN+iD>0D–++–uDSPN+SGN+D–++–uDS溝道夾斷區(qū)延長(zhǎng)(b)管子進(jìn)入恒流區(qū)第53頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四增強(qiáng)型NMOS管工作原理動(dòng)畫演示第54頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．伏安特性與參數(shù)

a．輸出特性可變電阻區(qū)放大區(qū)截止區(qū)輸出特性曲線24061020第55頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)

可變電阻區(qū)a.uDS較小，溝道尚未夾斷b.uDS＜uGS-|UGS(th)|c.管子相當(dāng)于受uGS控制的壓控電阻各區(qū)的特點(diǎn)：可變電阻區(qū)24061020第56頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)

放大區(qū)(飽和區(qū)、恒流區(qū))a.

溝道予夾斷c.iD幾乎與uDS無(wú)關(guān)d.

iD只受uGS的控制b.uDS>uGS-|UGS(th)|放大區(qū)24061020第57頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四截止區(qū)a.uGS＜UGS(th)

(3)

截止區(qū)b.溝道完全夾斷c.

iD=024061020第58頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四管子工作于放大區(qū)時(shí)函數(shù)表達(dá)式b．轉(zhuǎn)移特性曲線

式中，K為與管子有關(guān)的參數(shù)0轉(zhuǎn)移特性曲線第59頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例圖示為某一增強(qiáng)型NMOS管的轉(zhuǎn)移特性。試求其相應(yīng)的常數(shù)K值。解

由圖可知，該管的UGS（th）=2V當(dāng)UGS=8V時(shí)，ID=2mA故0246812第60頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.3.2

耗盡型NMOS管

1.

結(jié)構(gòu)示意圖及表示符號(hào)sgdN+N+SiO2Alb耗盡層（導(dǎo)電溝道）反型層PN溝道GSD第61頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四絕緣層中滲入了正離子PN+SGDN+出現(xiàn)反型層形成導(dǎo)電溝道第62頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)電溝道增寬a.導(dǎo)電溝道變窄b.耗盡型MOS管可以在uGS為正或負(fù)下工作。PN+SGDN++–第63頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．伏安特性與參數(shù)

24061020可變電阻區(qū)放大區(qū)截止區(qū)a．輸出特性曲線

第64頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四b．轉(zhuǎn)移特性曲線函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)移特性曲線0工作于放大區(qū)時(shí)第65頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四增強(qiáng)型與耗盡型管子的區(qū)別：耗盡型：uGS=0時(shí)，結(jié)構(gòu)中已存在溝道增強(qiáng)型：當(dāng)時(shí)，無(wú)溝道產(chǎn)生當(dāng)時(shí)，總結(jié)

uGS↗后，溝道產(chǎn)生開(kāi)門電壓夾斷電壓JFET符號(hào)N溝道P溝道第66頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四MOSFET符號(hào)增強(qiáng)型耗盡型GSDSGDP溝道GSDN溝道GSD第67頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)（與雙極型三極管比較）（1）場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制器件，即通過(guò)改變外加電壓uGS來(lái)控制電流iD；具體JFET是利用半導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作，稱其為體內(nèi)場(chǎng)效應(yīng)管；MOSFET是利用半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作，稱其為表面場(chǎng)效應(yīng)管；而雙極型三極管是一種電流控制器件，即通過(guò)iB來(lái)控制iC（2）場(chǎng)效應(yīng)管的輸入端電流iG幾乎為零，輸入電阻非常高。而雙極型三極管的發(fā)射結(jié)始終處于正向偏置，有一定的輸入電流，基極與發(fā)射極間的輸入電阻較小。第68頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）場(chǎng)效應(yīng)管具有噪聲小、受輻射的影響小、熱穩(wěn)定性較好，且存在零溫度系數(shù)工作點(diǎn)。（3）場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)（一種極性）載流子導(dǎo)電的。而在雙極型三極管中二種極性的載流子（電子和空穴）同時(shí)參與了導(dǎo)電。（5）場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，有時(shí)（除了源極和襯底在制造時(shí)已連在一起的MOS管）漏極和源極可以互換使用，且各項(xiàng)指標(biāo)基本不受影響，使用方便、靈活。第69頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（6）場(chǎng)效應(yīng)管制造工藝簡(jiǎn)單，有利于大規(guī)模集成。每個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)管在硅片上所占的面積只有雙極性三極管5%。（7）場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)gM小，當(dāng)組成放大電路時(shí)，在相同的負(fù)載電阻下，電壓放大倍數(shù)比雙極性三極管低。（8）由于MOS管的輸入電阻高，由外界感應(yīng)產(chǎn)生的電荷不易泄露，而柵極上的絕緣層又很薄，這將在柵極上產(chǎn)生很高的電場(chǎng)強(qiáng)度，以致引起絕緣層的擊穿而損壞管子。第70頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的柵極為什么不能開(kāi)路？思考題1.試比較三極管和場(chǎng)效應(yīng)管的異同點(diǎn)。第71頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管的源極s、柵極g、漏極d分別對(duì)應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電極c，它們的作用相似。器件的應(yīng)用→構(gòu)成放大電路→對(duì)應(yīng)有三種組態(tài)（*共源、共柵、共漏）為保證對(duì)交流動(dòng)態(tài)小信號(hào)不失真的放大，也須建立合適且穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，由于FET是電壓控制器件，必須建立合適的偏置電路，提供合適的柵源偏置電壓UGS，從而確定Q。由此產(chǎn)生了不同偏置方式的場(chǎng)效應(yīng)管放大電路。第72頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一不同偏置方式的共源放大電路電路中常用的耦合方式阻容耦合變壓器耦合直接耦合一種典型的阻容耦合共源極放大電路+_+++_+?場(chǎng)效應(yīng)管常用的偏置方式自給偏壓分壓式偏置1．自給偏壓式電路結(jié)構(gòu)：第73頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四IDQUSQ=

IDQRSUGSQ=

-IDQRS(1)直流通路(2)自給偏壓原理：無(wú)RS時(shí)，有RS時(shí)+_+_當(dāng)調(diào)節(jié)RS，可以得到合適的柵源控制電壓UGS，建立合適的Q。柵源控制電壓UGS是依靠管子自身電流ID產(chǎn)生的，故稱之為自給偏壓式。此偏置方式適用于耗盡型器件（共四鐘）第74頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．分壓式偏置放大電路(1)電路結(jié)構(gòu)：核心元件是增強(qiáng)型NMOS,新增加了兩個(gè)分壓電阻RG1、RG2。通過(guò)二者對(duì)VDD的分壓，提供穩(wěn)定的柵極電位VG。?RG2T+VDDRSRGRLC2uo+ui+C1CS+RG1RD+-第75頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖中(2)分壓式偏置放大電路的直流通路+_+_+__+當(dāng)適當(dāng)選取各電阻值，可得到合適的偏壓值UGS，確定Q此方式適用于增強(qiáng)型器件。第76頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(一)靜態(tài)分析方法一：圖解法（兩種偏置電路均適用）(a)在輸出回路中：在輸出特性曲線上作直流負(fù)載線MN，列寫輸出回路方程有：(c)列寫輸入回路方程，在轉(zhuǎn)移特性曲線上作出直流偏置線L：(b)由直流負(fù)載線MN與各條輸出特性曲線的交點(diǎn)作轉(zhuǎn)移特性曲線+_+_二場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)動(dòng)態(tài)分析（d）作圖，平移點(diǎn)Q，求出UGSQ、UDSQ、IDQ第77頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四自給偏置式+_+_直流偏置線L方程：分壓偏置式+_+_+__+第78頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四abcdeabcdeIDQMNQoUDSQQiUGSQ作輸出回路直流負(fù)載線作控制轉(zhuǎn)移特性曲線作輸入回路直流偏置線第79頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四方法二：估算法1.對(duì)于自給偏壓式電路：1)輸入回路方程當(dāng)管子工作于放大區(qū)時(shí)：兩式聯(lián)立可求得IDQ、UGSQ2)再依據(jù)輸出回路負(fù)載線方程可得UDSQ:+_+_偏置線方程轉(zhuǎn)移特性表達(dá)式第80頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例在圖示電路其中，VDD=18V、RD=3kΩ、RS=1kΩ、RG=1MΩ，F(xiàn)ET的IDSS=7mA、UGS(off)=－8V。試求UGSQ

、IDQ和UDSQ

。UGSQ=－2.9V得IDQ=2.9mA解由+_+_第81頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．對(duì)于分壓偏置式電路(1)輸入電路中偏置線方程為：(2)對(duì)于增強(qiáng)型MOS管轉(zhuǎn)移特性表達(dá)式為：+_+_+__+第82頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四故可聯(lián)立求得IDQ分壓式偏置:增強(qiáng)型、耗盡型兩種偏置電路適用的FET：自給偏壓：耗盡型+_+_+__+從而求出UGSQ、UDSQ、IDQ第83頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二）動(dòng)態(tài)分析：交流通路→微變等效→求性能參數(shù)1.場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路由場(chǎng)效應(yīng)管工作原理知：iD=f(uGS、uDS)iG=

0對(duì)iD全微分

FET1）跨導(dǎo)gm的導(dǎo)出:BJT中表征電流放大能力的參數(shù)是β，F(xiàn)ET中表征電流放大能力的參數(shù)是gm第84頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四為跨導(dǎo)式中rds為FET共源極輸出電阻故

根據(jù)gm的定義第85頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四或者微變等效電路簡(jiǎn)化的微變等效電路2）FET模型的導(dǎo)出：同BJT管一樣是雙口網(wǎng)絡(luò)，在低頻動(dòng)態(tài)小信號(hào)下將特性曲線在小范圍內(nèi)線性化導(dǎo)出。輸入端用開(kāi)路等效輸出端用電壓控制電流源等效電流源的電阻，值極大，視為開(kāi)路第86頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四FET的高頻模型如果FET工作在高頻動(dòng)態(tài)信號(hào)下或脈沖電路時(shí)，其極間電容不能忽略則要用高頻模型等效。第87頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.場(chǎng)效應(yīng)管組成的三種基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析1）共源極放大電路+_+++_+交流通路及其微變等效電路?第88頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由圖可知····故·····式中a.求電壓放大倍數(shù)?第89頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由圖可知b.求輸入電阻Ri?第90頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)輸出電阻的定義：由圖可知畫出求輸出電阻的等效電路?c.

求輸出電阻Ro?第91頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2）共漏極放大電路_++++?_交流通路及其微變等效電路?第92頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由圖可知··故···式中···a.求電壓放大倍數(shù)?···第93頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸入電阻?b.求輸入電阻Ri第94頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四?c.

求輸出電阻Ro求Ro的等效電路?第95頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由圖可知故電路的輸出電阻?第96頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3）共柵極放大電路+_T+_++++__+gsd_+微變等效電路第97頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由圖可知·······a.求電壓放大倍數(shù)+__+gsd_+第98頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四故由于+__+gsd_+b.求輸入電阻Ri第99頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四故c.求輸出電阻Ro畫出求Ro的等效電路+__+gsd_++__+gsd_+第100頁(yè)，共108頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.比較共源極場(chǎng)效應(yīng)管放大電路和共發(fā)射極晶體管放大電路，