模拟电子技术 第4章

1、学习内容： 场效应管（简称FET）工作原理及特性曲线 FET放大器学习方法：和BJT及基本放大器对照学1. 结构、符号 ( Gate , Drain, Source )gsd(b)图41P+sgdNNP+(a)源极漏极栅极2图42箭头表示PN结方向（PN）N+sgdPPN+(a)源极漏极栅极gsd(b)3.2. 工作原理（以N沟道管为例） 令vDS=0，看耗尽层的变化即沟道的宽窄在g和s（PN结）间加一反偏vGG，即vGS为负值。| vGS|，耗尽层均匀增加，沟道均匀变窄，见图43。vGSP+sgdNNP+图434.| vGS| ， vGS= VP。沟道被夹断。见图44。VP：夹断电压图44耗

2、尽层vGSP+sgdNP+vDSg耗尽层iD0即使加vDS， iD亦为0。5. 令vGS=0，看iD和vDS的关系P+sgdNP+g耗尽层iD= 0图45 (a)a. vDS=0， iD=0 见(a)图6.b. vDS，沟道电场强 度（以这为主） iD 但从源极到漏极，产生一个沿沟道的电位梯度，使加在PN结上的反偏由靠近源极的o到vDS。因此靠漏极 耗尽层宽，靠源极耗尽层窄，沟道成楔形。见(b)图。P+sgdNP+g耗尽层iD迅速增大VDS图45 (b)7.c. vDS ，两边耗尽层在A点相遇，称为预夹断，此时g点和A点间电压为VP。即 vGS vDS = VPPDSGS0Vvv见(c)图。（

3、此后G与沟道中哪点电位差为VP。即某点PN结所加反偏为|VP|，哪点被夹断）P+sgdNP+g耗尽层iD趋于饱和VDS耗尽层A图45 (c)8.d. vDS ，iD不变夹断长度（vDS不能控制iD）P+sgdNP+g耗尽层iD饱和VDS耗尽层A图45 (d)9. 要使iD减少，须加负的vGS。vGS 越负， iD越小。体现了vGS对iD的控制作用。（vGS 产生的电场变化控制iD ，称为场效应管）P+sgdNP+g耗尽层iD饱和VDS耗尽层AvGS10.3. JFET的特性曲线及参数 输出特性常数GS)(DSDvvfiI区：可变电阻区。vGS越负，漏源间等效交流电阻越大。II区：饱和区（恒流区

4、，线性放大区）III区：击穿区。vDS太大，加到G、D间PN结反偏太大，致使PN结雪崩击穿，管子不能正常工作，甚至烧毁。图460 4 81012 16 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)11. 转移特性常数DS)(GSDvvfia. 讨论输入特性无意义b. 转移特性是在输出特性上描点而得。图47ABCVPvDS10(V)(a)0 4 81012 16 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)(b)vGS=0iD(mA)0.8 0.41.200.20.40.60.

5、8vGS(V)IDSS12.c. 在饱和区内，VP vGS 0时，iD和vGS的关系是：2PGSDSSD)1(VvIiIDSS：饱和漏电流13.4. 主要参数 夹断电压VPvGS = 0时，即预夹断点处 vDS = VP测试时，令vDS =10V。iD=50A。此时的vGS =VP 饱和漏电流 IDSSvGS = 0时，vDS = 10V时的iD。14. 跨导gm是衡量vGS对iD控制作用的参数，也是表征管子放大能力的参数，其值约在0.1ms10ms内。，常数DSGSDmddvvig转移特性曲线工作点上之斜率。估算 gm：)1(2d)1(dddPGSDSSPGS2PGSDSSGSDmDSVvI

6、VvVvIvigvvGS为Q点的直流值15. 输出电阻 rd常数GSDDSdddvivr其值很大，几十几百K。16.JFET输入电阻约106 109 。而绝缘栅FET输入电阻可高达1015 。1. 结构符号17. g和s、d 均无电的接触， 叫绝缘栅； 箭头方向由P（衬底）指向N（沟道）； 虚线表明vGS = 0，沟道不存在。sgd衬底引线源极栅极漏极二氧化硅铝N+N+P型硅衬底(a)dgs衬底(b)图4818.2. 工作原理sgd二氧化硅铝N+N+P图49 (a)VDD vGS=0，即使加vDS， 无沟道， iD=0，VDSds衬底总有一个PN结反偏；此时若s与衬底连，则D与衬底间PN结亦是

7、反偏。见图(a)19.vGS0，排斥空穴，吸引电子到半导体表面vGS到vGSVT，半导体表面形成N导电沟道，将源区和漏区连起来。VT：开启电压sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图49 (b)见图(b)20.sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图 49 (c)iD迅速增大加上VDSvGSVTvDS=0 iD=0 vDS iD 沟道成楔形（vGS vDS VT）见图(c)vDS 靠d端被夹断（vGS vDS =VT）vDS 夹断区iD饱和（vGS vDS VT ，沟道形成，加vDS，才有iD。 输出特性也分三个区。0 4 8 12 16 201234IIIIIIvDS(V)iD(

8、mA)5V4vGS=3V(a)vDS=10V0 2 4 61234vGS(V)iD(mA)(b)24.归纳：归纳：vGSVT ，在半导体表面形成感生沟道，并控制它。vGS 沟道 iDvGS 沟道 iD 这就是vGS对iD的控制25.1. 结构符号gds衬底(b)+ + + + + +sgd衬底引线N+N+N型沟道P(a)图411在绝缘层sio2里掺杂大量正离子26.2. 工作原理vGS沟道 iD0存在有vDS就有iD0变宽 Rd ，忽略rd的影响。gsdgsmVggsVdsV+图416dI36.2. 场效应管放大电路分析共源电路图 417Cb1CiV+RgdsT3DJ2Rg2+VCCCb2oV

9、+Rg3Rg1Rd(a)gsdRdgsmVgiVoV+Rg2Rg1Rg3(b) dI37. 微变等效电路如(b)图dmgsdgsmioVRgVRVgVVARi = Rg3 + Rg1 / Rg2Ro = Rd38.例例41 求下图的。、oiVRRAC1iV+RRg+VDDC2oV+RdRL39.解：解：(1) 画简化小信号模型gdRdgsmVggsVoV+Rg+iVRLRs40.RgRgRVgVRVgVVAmLmgsmgsLgsmioV1(2)Ri = RgRo = RdLdL/ RRR41.例例42 求共漏极电路的。、oiVRRA+VDDC1iV+RRgC2oV+RL42.(1) 画小信号模

10、型LmLmLgsmgsLgsmioV1RgRgRVgVRVgVVARi = RgLL/ RRR gdgsmVggsVoV+Rg+iVRLRs43.mgsmgso1gVgVIVRmoo1/gRRRRgdgsmVggsVoV+Rg+sRsoRIR44.例例43 源极输出器电路如图所示。已知场效应管工作点上的互导gm=0.9mS，其它参数如图中所示。求放大倍数 、输入电阻Ri和输出电阻Ro。VACb1iV+RRg2+VDDCb2oV+300kRg3Rg1100k12k2M150.02+12V45.解：解：92. 0129 . 01129 . 011mmLmLmVRgRgRgRgAk2075100/3002000/g2g1g3iRRRRk02. 11/mogRR46.例例44 一场效应管和双极型晶体管直接耦合的放大电路如图，已知T1的gm=1mS， T2的=50， rbe=1k。信号源电压 =10mV，求输出电压 ，输入电阻Ri和输出电阻Ro。|o