模擬電路場效應(yīng)管

主講：田芳模擬電子技術(shù)15場效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管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25.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)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(yīng)3P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JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導(dǎo)電溝道存在增強型：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：45.1.1N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>L55.1.1N溝道增強型MOSFET剖面圖1.結(jié)構(gòu)（N溝道）符號65.1.1N溝道增強型MOSFET2.工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當(dāng)vGS≤0時無導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時，也無電流產(chǎn)生。當(dāng)0<vGS<VT時產(chǎn)生電場，但未形成導(dǎo)電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。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，將有電流產(chǎn)生。

vGS越大，導(dǎo)電溝道越厚VT稱為開啟電壓72.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(dāng)vGS一定（vGS>VT）時，vDSiD溝道電位梯度整個溝道呈楔形分布8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.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT9預(yù)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102.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。113.

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(dāng)vGS＜VT時，導(dǎo)電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。123.

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133.

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(dǎo)因子其中Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位：mA/V2143.

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：153.V-I特性畏曲線抗及大美信號漁特性晃方程（2）轉(zhuǎn)割移特黎性165.洗1.喝2霉N溝道這耗盡轎型MO第SF棕ET1.結(jié)構(gòu)峽和工期作原文理簡滔述（N溝道晴）二氧鳳化硅呢絕緣啦層中筋摻有曾大量徹的正減離子可以估在正抱或負(fù)兩的柵帶源電這壓下左工作蝕，而競且基畜本上午無柵剃流175.薄1.錘2檔N溝道恥耗盡狂型MO輔SF碧ET2.V-I特性罩曲線摟及大書信號舍特性移方程（N溝道增強型）185.次1.粘3肝P溝道MO際SF吃ET195.清1.耀4溝道禽長度視調(diào)制果效應(yīng)實際冬上飽牽和區(qū)頌的曲淹線并牛不是思平坦約的L的單解位為m當(dāng)不趙考慮抓溝道繳調(diào)制劇效應(yīng)奔時，＝0，曲蔥線是恥平坦勻的。修正犧后205.字1.久5紋M跳OS適FE傻T的主覽要參濃數(shù)一、傻直流柳參數(shù)NM凳OS增強加型1.開啟當(dāng)電壓VT（增強宰型參臉數(shù)）2.夾斷習(xí)電壓VP（耗盡悼型參測數(shù)）3.飽和陜漏電棒流IDS柳S（耗盡鄙型參似數(shù)）4.直流堪輸入天電阻RGS（109Ω～1015Ω）二、女交流徹參數(shù)1.輸出思電阻rds當(dāng)不洽考慮還溝道刷調(diào)制巷效應(yīng)溪時，＝0，rds→∞215.敬1.狡5守M殲OS圈FE護T的主競要參揀數(shù)2.低頻烏互導(dǎo)gm二、糧交流框參數(shù)考慮到則其中225.男1.箏5青M俘OS歇FE村T的主扔要參季數(shù)en學(xué)d三、磚極限征參數(shù)1.最大泥漏極掏電流IDM2.最大挑耗散棍功率PDM3.最大線漏源就電壓V（BR）DS4.最大膠柵源聽電壓V（BR）GS235.算2改M論OS進(jìn)FE事T放大補電路5.叮2.鴉1列M皮OS脾FE男T放大址電路1.直流鄰偏置桿及靜切態(tài)工和作點拜的計暫算2.圖解蒜分析3.小信供號模串型分松析*5.努2.遇2帶PM疫OS負(fù)載連的NM憤OS放大捐電路245.功2.睬1宵M討OS妨FE怠T放大壓電路1.直流繳偏置貫及靜襲態(tài)工夕作點棵的計凳算（1）簡單噸的共率源極別放大池電路（N溝道衛(wèi)）共源極放大電路直流通路255.曾2.富1郵M暗OS從FE南T放大蒜電路1.直流尼偏置只及靜色態(tài)工蘇作點紹的計換算（1）簡單以的共罵源極違放大間電路（N溝道吼）假設(shè)工作在飽和區(qū)，即驗證是否滿足如果身不滿吉足，莖則說屯明假辯設(shè)錯誦誤須滿愧足VGS>VT，否則西工作哪在截握止區(qū)再假輝設(shè)工護作在堪可變艇電阻但區(qū)即26假設(shè)堅工作誰在飽百和區(qū)滿足假設(shè)簽成立口，結(jié)替果即首為所氏求。解：例：設(shè)Rg1=6維0k，Rg2=4匠0k，Rd=1址5k，試計梅算電左路的浮靜態(tài)盒漏極績電流IDQ和漏敘源電森壓VDS嚴(yán)Q。VDD=5綱V，VT=1些V，275.趕2.描1洽M杏OS雁FE同T放大硬電路1.直流即偏置綱及靜諒態(tài)工欠作點男的計宏算（2）帶戶源極蛇電阻倆的NM景OS共源暗極放恰大電訓(xùn)路飽和款區(qū)需要驗證是否滿足285.岸2.甚1禿M曾OS蚊FE駛T放大豎電路1.直流占偏置霧及靜揀態(tài)工黑作點訊的計播算靜態(tài)姐時，vI＝0，VG＝0，ID＝I電流廳源偏泥置VS＝VG－VGS（飽和區(qū)）295.但2.桶1卷M托OS爭FE再T放大狐電路2.圖解苦分析由于另負(fù)載乏開路狂，交休流負(fù)撓載線惑與直直流負(fù)談載線扣相同305.慘2.刻1盲M是OS景FE撇T放大默電路3.小信泰號模育型分爭析（1）模型靜態(tài)西值（直拒流）動態(tài)間值（交萬流）非線覺性失鍬真項當(dāng)，vgs<<逝2鄙(VGS肌Q-VT)時，315.催2.曲1沙M到OS委FE監(jiān)T放大箱電路3.小信堤號模吼型分唱析（1）模型=0高頻小信號模型0323.小信才號模婦型分魚析解：庫例5.刻2.副2的直茫流分盛析已濁求得窮：（2）放禾大電煎路分刪析（例5.鄰2.依5）s333.小信包號模屯型分炒析（2）放芬大電烘路分雜析（例5.同2.節(jié)5）sTO嗚J枯FE護T343.小信島號模辟型分票析（2）放關(guān)大電歌路分染析（例5.栽2.惰6）共漏353.小信汁號模百型分旱析（2）放漆大電結(jié)路分厚析36*5.慮2.廟2帶PM申OS負(fù)載艷的NM那OS放大酷電路本小嚷節(jié)不染作教國學(xué)要于求，咳有興卷趣者神自學(xué)en份d375.廟3結(jié)型弄場效杰應(yīng)管5.作3.稅1囑JF兩ET的結(jié)黎構(gòu)和辯工作定原理5.螞3.斯2濟JF沉ET的特邊性曲登線及堪參數(shù)5.叔3.市3蚊JF努ET放大蟻電路四的小要信號怖模型雄分析倚法385.啄3.渠1確J箱FE易T的結(jié)欠構(gòu)和杏工作來原理1.結(jié)構(gòu)#符號斧中的跳箭頭謙方向莖表示留什么得？392.工作才原理①vGS對溝修道的經(jīng)控制合作用當(dāng)vGS＜0時（以N溝道JF匪ET為例常）當(dāng)溝秋道夾失斷時盯，對渴應(yīng)的鋼柵源為電壓vGS稱為夾斷謎電壓VP（甚或VGS赤(o蘋ff邊)）。對于N溝道撓的JF踏ET，VP<0。PN結(jié)反門偏耗盡五層加腰厚溝道散變窄俯。vGS繼續(xù)旨減小誤，溝欣道繼別續(xù)變邪窄。402.工作穗原理（以N溝道JF遮ET為例灣）②vDS對溝擱道的土控制釋作用當(dāng)vGS=0時，vDSiDg、d間PN結(jié)的護反向率電壓營增加哥，使么靠近院漏極會處的諷耗盡繡層加倒寬，鍋溝道藍(lán)變窄本，從蕩上至封下呈蠻楔形惠分布吃。當(dāng)vDS增加鋤到使vGD=VP時，沾在緊毫靠漏態(tài)極處脫出現(xiàn)底預(yù)夾給斷。此時vDS夾斷暈區(qū)延峽長溝道續(xù)電阻iD基本束不變412.工作疼原理（以N溝道JF盒ET為例想）③vGS和vDS同時須作用污時當(dāng)VP<vGS<0時，旬導(dǎo)電墨溝道鞠更容仗易夾宜斷，對于仿同樣候的vDS，iD的值擦比vGS=0時的曠值要堆小。在預(yù)搖夾斷垃處vGD=vGS-vDS=VP42綜上攤分析的可知溝道小中只拴有一瓜種類能型的貿(mào)多數(shù)忙載流呀子參注與導(dǎo)鄭電，盈所巡壽以場朗效應(yīng)換管也交稱為盡單極霞型三宜極管。JF姨ET是電椅壓控能制電閣流器悠件，iD受vGS控制環(huán)。預(yù)夾請斷前iD與vDS呈近似五線性撐關(guān)系波；預(yù)坊夾斷糕后，iD趨于飽和融。#為什削么JF踢ET的輸敢入電外阻比BJ穗T高得臂多？JF銜ET柵極起與溝疾道間棋的PN結(jié)是氏反向衡偏置省的，起因胳此iG0，輸入例電阻皺很高臺。性能乓比較435.呀3.叨2瘡J躁FE緣瑞T的特幟性曲搭線及栽參數(shù)2.轉(zhuǎn)移丙特性1.輸出休特性(VP≤vGS≤0)44與MO惹SF夏ET類似3.主要攝參數(shù)5.料3.條2窗J摔FE咽T的特燦性曲伍線及償參數(shù)455.擱3.針3效J確FE個T放大死電路香的小章信號案模型蘋分析肅法1.幻玉J圖FE前T小信陵號模償型（1）低軋頻模朽型46（2）高好頻模霜型472.動態(tài)暫指標(biāo)帳分析（1）中郊頻小