第15讲-JFET管放大电路以及各种放大电路比较

1、2021/3/11 2021/3/11 5.3 结型场效应管结型场效应管 5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 2021/3/11 5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 1. 结构结构 2021/3/11 2. 工作原理工作原理 vGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用 当当vGS0， vDS=0时时 （以（以N沟道沟道JFET为例）为例） 当沟道夹断时，对应的栅源电压当沟道夹断时，对应的栅源电压 vGS称为称为夹断电压夹断电压VP （

2、或或VGS(off) ）。）。 对于对于N沟道的沟道的JFET，VP 0。 PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄。 沟道变窄。 vGS继续减小，沟道继续变窄。沟道电继续减小，沟道继续变窄。沟道电 阻增大。阻增大。 vGS进一步减小到进一步减小到VP时，两侧耗尽层在中间时，两侧耗尽层在中间 合拢，沟道全部夹断，沟道电阻趋于无穷大。合拢，沟道全部夹断，沟道电阻趋于无穷大。 上述分析表明：改变上述分析表明：改变vGS的大小，可以的大小，可以 有效控制沟道电阻的大小。若在漏源极间有效控制沟道电阻的大小。若在漏源极间 加上固定的正向电压加上固定的正向电压vDS ，则由漏极流向，则由漏极流向 源极

3、的电流源极的电流iD将受将受vGS的控制，的控制， vGS减小时减小时 ， 沟道电阻增大，沟道电阻增大， iD减小。减小。 vGS减小到减小到VP ， iD趋于零，管子截止。趋于零，管子截止。 2021/3/11 2. 工作原理工作原理 （以（以N沟道沟道JFET为例）为例） vDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用 当当vGS=0时，时， vDS ID g、d间间PN结的反向结的反向 电压增加，使靠近漏极电压增加，使靠近漏极 处的耗尽层加宽，沟道处的耗尽层加宽，沟道 变窄，从上至下呈楔形变窄，从上至下呈楔形 分布。分布。 当当vDS增加到使增加到使 vGD=VP 时，在紧靠漏时，在紧靠漏 极处

4、出现预夹断。极处出现预夹断。 此时此时vDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本不变基本不变 2021/3/11 2. 工作原理工作原理 （以（以N沟道沟道JFET为例）为例） vGS和和vDS同时作用时同时作用时 当当VP vGS0 时，导电沟道时，导电沟道 更容易夹断，更容易夹断， 对于同样的对于同样的vDS ， ID的值比的值比 vGS=0时的值要小。时的值要小。 在预夹断处在预夹断处 vGD=vGS- -vDS =VP 2021/3/11 综上分析可知综上分析可知 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极

5、管所以场效应管也称为单极型三极管。 JFETJFET是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，i iD D受受vGS GS控制。 控制。 预夹断前预夹断前i iD D与与vDS DS呈 呈近似线性关系；预夹断后，近似线性关系；预夹断后， i iD D趋于趋于饱和。饱和。 JFETJFET栅极与沟道间的栅极与沟道间的PNPN结是反向偏置的，因结是反向偏置的，因 此此i iG G 0 0，输入电阻很高。但比输入电阻很高。但比MOSFETMOSFET的输入的输入 电阻低。电阻低。 2021/3/11 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 const.DSD GS )( v vfi1.

6、输出特性输出特性 区为截止区（夹断区）区为截止区（夹断区） 此时，此时，vGS VP0 ， iD 0。 区为可变电阻区（线性区）区为可变电阻区（线性区） 此时，此时，VPvGS 0 ， vDSvGS VP 区为饱和区（放大区）区为饱和区（放大区） 此时，此时，VPvGS VP 2 1)( P GS DSSD V Ii v )( 2 DSDSPGSnD 2 vvv VKi 2021/3/11 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 2. 转移特性转移特性 const.GSD DS )( v vfi )0()1( GSP 2 P GS DSSD v v V V Ii DSS 2 P

7、GS DSSD 1I V Ii )( v 则则 P P GS DSS V V V V I i g )( 12 DSGS D m v 2021/3/11 与与MOSFET类似类似 3. 主要参数主要参数 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 2021/3/11 工作在恒流区时工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性间的电压极性 )( )( )( )( )( )( 0P 0N 00P 00N 00P 00N DSGS DSGS DSGS DSGS DSGS DSGS 极性任意，沟道 极性任意，沟道 耗尽型 ，沟道 ，沟道 增强型 绝缘栅型 ，沟道 ，沟道 结型 场效应管 vv vv

8、 vv vv vv vv vGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ vGS0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？才工作在恒流区的场效应管有哪几种？ vGS0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？才工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 2021/3/11 P251 5.3.4 2021/3/11 5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 1. FET小信号模型小信号模型 （1）低频模型）低频模型 2021/3/11 （2）高频模型）高频模型 5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 1. FET小信号模型小信

9、号模型 2021/3/11 2. 动态指标分析动态指标分析 （1 1）中频小信号模型）中频小信号模型 2021/3/11 2. 动态指标分析动态指标分析 （2）中频电压增益）中频电压增益 （3）输入电阻）输入电阻 （4）输出电阻）输出电阻 忽略忽略 rds， ， i v gs v Rg gsmv )1( mgs Rg v o v dgsm Rg v mv A Rg Rg m dm 1 由输入输出回路得由输入输出回路得 则则 )/( g2g1g3i RRRR do RR 很很 高高 2021/3/11 5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较 5.5 .1 各种各种FET的特性及

10、使用注意事项的特性及使用注意事项 1. 各种各种FET的特性比较的特性比较 2021/3/11 5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较 5.5 .1 各种各种FET的特性及使用注意事项的特性及使用注意事项 2. 使用注意事项使用注意事项 在在MOS管中，管子有四个管脚（衬底），有时电路中将源极和衬管中，管子有四个管脚（衬底），有时电路中将源极和衬 底连接在一起。或者底连接在一起。或者P衬底接低电位，衬底接低电位，N衬底接高电位。衬底接高电位。 JFET的栅源电压不能接反，但可以在开路状态下保存。而的栅源电压不能接反，但可以在开路状态下保存。而 MOSFET由于栅极衬底之间的电

11、容量很小，只有少量的的感由于栅极衬底之间的电容量很小，只有少量的的感 应电荷就可以产生很高的电压，因此，无论在存放还是在工作应电荷就可以产生很高的电压，因此，无论在存放还是在工作 电路之中，都应在栅极源极之间提供直流通路或加双向稳压电路之中，都应在栅极源极之间提供直流通路或加双向稳压 对管保护，避免栅极悬空。对管保护，避免栅极悬空。 焊接时，电烙铁必须有外接地线，以屏蔽交流电场，最好断电焊接时，电烙铁必须有外接地线，以屏蔽交流电场，最好断电 后再焊接。后再焊接。 FET通常制成漏极和源极可以互换，但有些产品出厂时已将源极通常制成漏极和源极可以互换，但有些产品出厂时已将源极 和衬底连在一起，这时

12、源极和漏极不能对调。和衬底连在一起，这时源极和漏极不能对调。 2021/3/11 5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较 2021/3/11 5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较 组态对应关系：组态对应关系： CE BJTFET CS CCCD CBCG电压增益：电压增益： BJTFET be Lc )/( r RR )/)(1( )/()1( Lebe Le RRr RR be Lc )/( r RR CE： CC： CB： )/( Lddsm RRrg )/(1 )/( Ldsm Ldsm RRrg RRrg ds Ld Ld ds m / 1 )/)

13、( 1 ( r RR RR r g CS： CD： CG： 2021/3/11 beb /rR 输出电阻：输出电阻： c R )/)(1(/ Lebeb RRrR 1 )/( / bebs e rRR R 1 / be e r R c R BJTFET 输入电阻：输入电阻： CE： CC： CB： CS： CD： CG： 很很高高 m 1 / g R 很很高高 CE： CC： CB： CS： CD： CG： dds / Rr m ds 1 / g Rr dds / Rr 5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较 2021/3/11 解：解： 画中频小信号等效电路画中频小信号等效电路 例题例题 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知 ，mS 18 m g，100 试求电路的中频增试求电路的中频增 益、输入电阻和输出电阻。益、输入电阻和输出电阻。 ， k 1 be r 2021/3/11 例题例题 gsmV g i V gs V 2gsm R