场效应管放大电路

1、沟道变窄沟道变窄沟道消失沟道消失称为称为夹断夹断uGSUGS（off）且不变，且不变，VDD增大，增大，iD增大增大。预夹断预夹断uGDUGS（off）VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于几乎仅仅决定于uGS。场效应管工作在恒流区的条件是什么？场效应管工作在恒流区的条件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）常量DS)(GSDUufi夹断夹断电压电压漏极饱漏极饱和电流和电流场效应管工作在恒流区，因而场效应管工作在恒流区，因而uGSUGS（off）且且uDSUGS（off）。2

2、GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流区时 为什么必须用转移特性为什么必须用转移特性描述描述uGS对对iD的控制作用？的控制作用？常量GS)(DSDUufig-s电压控电压控制制d-s的等的等效电阻效电阻常量DSGSDmUuig预夹断轨迹，预夹断轨迹，uGDUGS（off）可可变变电电阻阻区区恒恒流流区区iD几乎仅决几乎仅决定于定于uGS击击穿穿区区夹断区（截止区）夹断区（截止区）夹断电压夹断电压IDSSiD 不同型号的管子不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。将不同。低频跨导：低频跨导：2GS(off)GSDSSD)1(UuIi 在硅片表面生一在硅片表面生一层薄层薄 Si

3、O2 绝缘层绝缘层在绝缘层上喷金在绝缘层上喷金属铝引出栅极属铝引出栅极 G用扩散的方法制用扩散的方法制作两个作两个 高掺杂高掺杂N 区区用金属铝引出用金属铝引出源极源极 S 和漏极和漏极 DSGBDS)(GSDUufi 2GS(th)GSDOD)1( UuIiGS)(DSDUufi SGDBSiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子2(off)1(GSGSDSSDUuIi N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：结构结构SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当时才形成导电沟道。时才形成导电沟道。符号：符号：GSD予埋了予埋了

4、P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子)0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS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uuuuuuuuuuuuuGS=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？ uGS0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？ uGS0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？ 常常数数 DSGSDmUuig常常数数 GSdDS dsuiur 2GS(OFF

5、)GSDSSD)1 (UUII 2GSD)41 ( 8 UISDDDG2G1G2GSRIURRRU 2GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII 场效应管也是非线性器件，在输入信号电压很小的条件下，场效应管也是非线性器件，在输入信号电压很小的条件下，也可将其用小信号模型等效。与建立双极型三极管小信号模也可将其用小信号模型等效。与建立双极型三极管小信号模型相似，将场效应管也看成一个两端口网络，以结型场效应型相似，将场效应管也看成一个两端口网络，以结型场效应管为例，栅极与源极之间为输入端口，漏极与源极之间为输管为例，栅极与源极之间为输入端口，漏极与源极之间为输出端口，如图出端口，如图1 1（a a

6、）所示。）所示。 (1)(1)输入端口输入端口无论是哪种类型的场效应管，均可以认为栅极电流为零，无论是哪种类型的场效应管，均可以认为栅极电流为零，输入端口视为开路，栅输入端口视为开路，栅-源极间只有电压存在。源极间只有电压存在。 (2)输出端口输出端口在输出端口，漏极电流在输出端口，漏极电流i iD是是v vGS和和v vDS的函数，即的函数，即 ),(DSGSDvvfi 在介绍场效应管参数时已经讲过在介绍场效应管参数时已经讲过 研究电压、电流间的微变关系时，要用全微分表示，即研究电压、电流间的微变关系时，要用全微分表示，即 )DSvDSDGSvGSDDvdvivdvidiGSDS mvGSD

7、gviDS 称为称为低频跨导低频跨导，表征，表征v vGS对对i iD的控的控制能力。制能力。 （r rd为场效应管的输出电阻），表为场效应管的输出电阻），表明明v vDS对对i iD的影响程度。的影响程度。 分别用分别用g gm和和 代入代入d did d的表达式，则得的表达式，则得 dvDSDrviGS1 DSDGSmDdvrdvgdi1 DSDGSmDUrUgI1 小信号模型小信号模型rgs Sidgmugs+ugs +uds GDid = gmugs+RG1RDRG2RGRL+SDGTOUiUdIRG1RDRG2RG+RL+SDTOUiUgmugsG+ugs)/(LDmioRRgUUA

8、u gsiUU )(LDdR/RIUo )( LDgsmR/RUg )/(G2G1GiRRRr DORr 输入电阻输入电阻 RG是为了提是为了提高输入电阻高输入电阻ri而设置的。而设置的。RG1RDRG2RG+RL+SDTOUiUgmugsG+ugs四四.源极输出器源极输出器+UDD RSC2C1RG1RG2RG+RLuiuo+RG1RSRG2RG+RL+SDGTOUiUSI+gsU交流通路交流通路1)/(1)/(LSmLSmio RRgRRgUUAuogsiUUU )(LSSR/RIUo )( LSgsmR/RUg 电压放大倍数电压放大倍数)/(LSgsmgsRRUgU CDDSDSGS u

9、iuRU DS1V1.5VUGS=0.5V0ID/mA162012481216482V2.5V例例 gm= 0.65 mA/V，ui = 20sin t (mV)，求交流输出，求交流输出 uo。+ RDGDSRGRSiD+uO+VDDui+ VGG10 k 4 k 交流通路交流通路+ RDGDSRGRSid+uOui小信号等效电路小信号等效电路 +ui RSRDSidgmugs+ugs +uo GDRGui = ugs+ gmugsRSugs= ui / (1 + gmRS)uo = gmui RD / (1 + gmRS)= 36sin t (mV)LmgsLDgsmio)/(RguRRug

10、uuAu G2G1G3i/ RRRR DoRR SgsmgsLSgsm)/(RuguRRugAu SmLm1RgRg 11)/()/(LmLmLSgsmgsLSgsmio RgRgRRuguRRuguuAuG2G1G3i/ RRRR 1/mSomSoodsmSoogsmSooooogRugRuuugRuuugRuuiuR R1300KRD10KR2200KccVDDV5V12VTCC212GSVRRRV 2PGSDSSD)VV1( R1300KRD10KR2200KccVDDV5V12VTV2mA92D V8 . 9921012RVVDDDDDS DSVGSDmVig)4( R1300KRD10KR2200KccVDDV5V12VT2PGSDSSD)VV1( ms943321)2(2VVV12gPPGSDSSm mAIVVDSSP3,4VVT4复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。21)1)(1 (211BE ii 不同类型的管子复合后，不同类型的管子复合后，其类型决定于其类型决定于T1管。管。目的