第四章場效應(yīng)管放大電路1

第四章場效應(yīng)管放大電路4.1結(jié)型場效應(yīng)管4.2絕緣柵場效應(yīng)管4.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)4.4場效應(yīng)管的特點4.5場效應(yīng)管放大電路三極管的主要特點：1.電流控制型器件。2.輸入端有輸入電流，輸入電阻小。3.兩種極性的載流子都參與導(dǎo)電，又稱為雙極性晶體管，簡稱BJT（BipolarJunctionTransistor)。場效應(yīng)管：簡稱FET(FieldEffectTransistor)(b)

輸入電阻高，可達(dá)107~1015W。(c)

起導(dǎo)電作用的是多數(shù)（一種）載流子，又稱為單極型晶體管。(d)

體積小、重量輕、耗電省、壽命長。(e)

噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強和制造工藝簡單。(f)

在大規(guī)模集成電路制造中得到了廣泛的應(yīng)用。(a)

電壓控制型器件。主要特點：結(jié)型場效應(yīng)管，簡稱JFET(JunctionFieldEffectTransistor)按結(jié)構(gòu)可分為：場效應(yīng)管的類型：2.

絕緣柵型場效應(yīng)管，簡稱IGFET(IsolatedGateFieldEffectTransistor)或稱MOS管N溝道結(jié)型場效應(yīng)管P溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管分4.1結(jié)型場效應(yīng)管

一、結(jié)構(gòu)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電極左右各引出一個電極兩邊個引出一個電極兩邊個引出一個電極兩邊擴散兩個高濃度的P型區(qū)漏極D（drine)源極S（source)柵極G（gate)NP+P+N型導(dǎo)電溝道符號稱為N溝道JFET符號P溝道JFET結(jié)構(gòu)示意圖PN+N+P型導(dǎo)電溝道SGD二、工作原理

GDS電路圖1．uDS=0時，uGS對溝道的控制作用

a．當(dāng)uGS=0時NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0沒工作，溝道無變化b．Up<uGS<0NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0P+–+(a)PN結(jié)加寬(b)PN結(jié)主要向N區(qū)擴展(c)導(dǎo)電溝道變窄(d)導(dǎo)電溝道電阻增大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=UpUp——柵源截止電壓或夾斷電壓–+

1）UGS對導(dǎo)電溝道的影響

當(dāng)UGS＝０時，PN結(jié)均零偏置，阻擋層最薄，導(dǎo)電溝道最寬，溝道電阻最小。當(dāng)|UGS|值增大時，柵源之間反偏電壓增大，PN結(jié)的阻擋層增寬。導(dǎo)致導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻增大。

當(dāng)|UGS|值增大到使兩側(cè)耗盡層相遇時，導(dǎo)電溝道全部夾斷，溝道電阻趨于無窮大。對應(yīng)的柵源電壓UGS稱為場效應(yīng)管的夾斷電壓Up。當(dāng)uDS=0時，uGS對溝道的控制作用動畫演示

2．當(dāng)uGS

=0時，uDS對溝道的控制作用

NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0–+NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0–+a．0<uDS<|Up|(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NP+P+N型導(dǎo)電溝道SGD=0–+P+b．uDS=|Up|(a)平衡位置，iD達(dá)到最大值(b)溝道點夾斷(預(yù)夾斷)?c．uDS>|Up|(a)

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+–+(b)溝道夾斷區(qū)延長

2）UDS對導(dǎo)電溝道的影響設(shè)柵源電壓UGS=0,

當(dāng)UDS=0時，ID=0，溝道均勻當(dāng)UDS增加時，ID增加，沿著溝道產(chǎn)生電壓降，使溝道各點電位不再相等，溝道不再均勻?？拷礃O端的耗盡層最窄，溝道最寬;靠近漏極端的電位最高，且與柵極電位差最大，因而耗盡層最寬，溝道最窄。

UDS的主要作用是形成漏極電流ID。當(dāng)uGS

=0時，uDS對溝道的控制作用動畫演示

3．當(dāng)uDS

≥0時，uGS(≤0）對溝道的控制作用

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=|Up|時，溝道出現(xiàn)予夾斷。此時，uDS=|Up|+uGSb.PN結(jié)在漏極端的反偏電壓最大。

uDG=

uDS-uGS

3）UDS和UGS對溝道電阻和漏極電流的影響設(shè)在漏源間加有電壓UDS，當(dāng)UGS變化時，溝道中ID將隨溝道電阻的變化而變化。當(dāng)UGS=0時，溝道電阻最小，電流ID最大。當(dāng)|UGS|值增大時，耗盡層變寬，溝道變窄，溝道電阻變大，電流ID減小，直至溝道被耗盡層夾斷，ID=0。當(dāng)0<UGS<Up時，溝道電流ID在零和最大值之間變化。

場效應(yīng)管和普通三極管一樣，可以看作是受控的電流源，但它是一種電壓控制的電流源。uDS

、uGS共同對溝道的控制作用動畫演示

（1）JFET是利用uGS

的大小---改變PN結(jié)阻擋層的寬窄---改變溝道的寬窄---改變溝道電阻大小---從而控制漏極電流iD的大小。（2）場效應(yīng)管為一個電壓控制型的器件。（3）在N溝道JFET中，uGS和Up均為負(fù)值。小結(jié)：在P溝道JFET中，uGS和Up均為正值。即利用電場效應(yīng)控制溝道中流通的電流大小，因而稱為場效應(yīng)管。三、特性曲線

在正常情況下，iG

≈0，管子無輸入特性。++––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)24061020可變電阻區(qū)(1)可變電阻區(qū)a.

固定UGS，電流ID隨UDS增大而線性上升，相當(dāng)于線性電阻b.改變UGS，特性曲線斜率變化，阻值不同c.管子相當(dāng)于受uGS控制的壓控電阻各區(qū)的特點：放大區(qū)(2)

放大區(qū)放大區(qū)也稱為飽和區(qū)、恒流區(qū)。a.

iD幾乎與uDS無關(guān)。b.溝道予夾斷c.

iD只受uGS的控制。24061020截止區(qū)a.

uGS＜Up

(3)

截止區(qū)b.溝道完全夾斷c.

iD≈024