场效应管放大电路(3)ppt课件

1、第四章场效应管放大电路场效应管放大电路根本要求根本要求 熟练掌握场效应管的主要参数，熟练掌握场效应管的主要参数，共源、共漏组态放大电路任务原理，共源、共漏组态放大电路任务原理，用小信号模型法分析用小信号模型法分析AVAV、RiRi、RoRo，正，正确了解图形分析法，正确了解场效应确了解图形分析法，正确了解场效应管的任务原理。管的任务原理。 4.1 结型场效应管结型场效应管4.3 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较*4.2 砷化镓金属砷化镓金属-半导体场效应管半导体场效应管N沟道沟道

2、P沟道沟道加强型加强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道耗尽型耗尽型FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)分类：分类：4.1 结型场效应管结型场效应管 构造构造 任务原理任务原理 输出特性输出特性 转移特性转移特性 主要参数主要参数 4.1.1 JFET的构造和任务原理 4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数4.1.1 JFET的构造和任务原理的构造和任务原理 1. 构造构造 JFET的构造表示图如下图：的构造表示图如下图： P+ P+ 高掺杂的高掺杂的P P型区型区1 1在在N N型半导体上，分散两个高掺型半导体上，分

3、散两个高掺 杂的杂的P P型区，构成两个型区，构成两个PNPN结。结。2 2NN电极电极dd漏极，流走载流漏极，流走载流子子 电极电极ss源极，发源载流子源极，发源载流子3 3两边两边P P区引出栅极区引出栅极g g控制载流子控制载流子运动运动4 4中间部分中间部分导电沟道导电沟道 P P沟道沟道 N N沟道沟道2. 任务原理任务原理以以N沟道沟道JFET为例为例利用利用PNPN结的特性结的特性采用外加反压控制采用外加反压控制PNPN结厚薄结厚薄的方法控制电流的变化。的方法控制电流的变化。加反偏后加反偏后耗尽区宽耗尽区宽iiiDiD的构成：的构成：在在vDSvDS电压作用下，多子电压作用下，多

4、子产生漂移运动。产生漂移运动。漂移：在电场力作用下的漂移：在电场力作用下的运动。运动。分散：由密度大分散：由密度大小运动小运动 2. 任务原理任务原理4.1 结型结型场效应管场效应管以以N沟道沟道JFET为例为例iDiD的控制：的控制：vGSPNvGSPN反偏反偏沟道宽度沟道宽度iDiD放大：放大：vivGSvivGS沟道宽度沟道宽度iDvo=iDRdiDvo=iDRd输入控制输出变化，电压控制器件输入电压控制输出电流，输入控制输出变化，电压控制器件输入电压控制输出电流，适中选择适中选择RdRd，使，使vovo变化增大或减小。变化增大或减小。 在电场作用下，产生载流子的运动，所以叫场效应。在电

5、场作用下，产生载流子的运动，所以叫场效应。 由一种载流子电子参与导电，所以叫单极型器件。由一种载流子电子参与导电，所以叫单极型器件。 2. 任务原理任务原理以以N沟道沟道JFET为例为例区别：区别： 三极管：电流控制器三极管：电流控制器件，输入电流控制输出电件，输入电流控制输出电流。流。 场效应管：电压控制场效应管：电压控制器件，输入电压控制输出器件，输入电压控制输出电流。电流。综上分析可知综上分析可知 沟道中只需一种类型的多数载流子参与导电，沟道中只需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

6、制电流器件，iDiD受受vGSvGS控制控制 预夹断前预夹断前iDiD与与vDSvDS呈近似线性关系；预夹断后，呈近似线性关系；预夹断后， iDiD趋于饱和。趋于饱和。 JFET JFET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iGiG0 0，输入电阻很高。，输入电阻很高。4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数const.DSDGS)( vvfi 1. 输出特性输出特性 . . 可变电阻区可变电阻区 特点：特点：vDSvDS比较小比较小1 1vDS=0vDS=0，iD=0iD=02 2vDSvDS，iDiDvGSvGS一定一定3 3vGSvG

7、S，iDiDvDSvDS一定一定 4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数const.DSDGS)( vvfi 1. 输出特性输出特性 . . 饱和区线性放大区饱和区线性放大区 特点：特点：vDSiDvDSiD不变不变分析缘由：分析缘由：vDSvDS，vGD=VP vGD=VP 耗尽区合拢于耗尽区合拢于A A点，点，A A点电阻最大。点电阻最大。 vDS vDS全降于全降于A A点，电子受高压加速到达点，电子受高压加速到达d d极构成极构成iDiD。 vGSiD vGSiD成线性关系，场效应管用于放大器时成线性关系，场效应管用于放大器时就任务就任务 在这个区域。反偏压减小在这个区域

8、。反偏压减小 4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数const.DSDGS)( vvfi 1. 输出特性输出特性 . . 击穿区击穿区 特点：特点：vDS=vDS=某值后，某值后，iD iD PNPN结反向击穿呵斥。结反向击穿呵斥。夹断电压：夹断电压：VP VP vGS=VPvGS=VP时，两边的耗尽区合拢，时，两边的耗尽区合拢，iD0iD0，此时的，此时的vGSvGS值叫夹断电压。值叫夹断电压。予夹断：予夹断：vDSvDS到一定值时，到一定值时，vDG=VPvDG=VP时，两边耗尽区开场所拢于时，两边耗尽区开场所拢于一点一点A A叫予夹断。叫予夹断。夹断：予夹断出现后，夹断：予

9、夹断出现后，vDSvGS=VPvDSvGS=VP，沟道合拢，沟道合拢，iD=0iD=0，管子，管子截止。截止。4.1.2 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.GSDDS)( vvfiVP特点：特点：1 1vGS=0vGS=0，iD=IDSSiD=IDSS饱和漏极电流。饱和漏极电流。 2 2vGSvGS越负，越负，iDiD越小。越小。 3 3vGS=VPvGS=VP，iD=0iD=0，夹断。，夹断。 4 4vDSvDS某值后，曲线接近重合，这是由于在饱和区，某值后，曲线接近重合，这是由于在饱和区， iD iD几乎不随几乎不随vDSvDS而变。而变。 夹断

10、电压夹断电压VP (或或VGS(off)： 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS： 低频跨导低频跨导gm：DSGSDmVvig 3. 主要参数主要参数漏极电流约为零时的漏极电流约为零时的VGS值值 。VGS=0时对应的漏极电流。时对应的漏极电流。 低频跨导反映了低频跨导反映了vGS对对iD的控制造用。的控制造用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子毫西门子)。 输出电阻输出电阻rd：GSDDSdVivr 3. 主要参数主要参数 直流输入电阻直流输入电阻RGS： 对于结型场效应三极管，反偏时对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107。 最大漏极

11、功耗最大漏极功耗PDM 最大漏源电压最大漏源电压V(BR)DS 最大栅源电压最大栅源电压V(BR)GSend4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路 直流偏置电路直流偏置电路 静态任务点静态任务点 FET小信号模型小信号模型 动态目的分析动态目的分析 三种根本放大电路的性能比较三种根本放大电路的性能比较 4.4.1 FET的直流偏置及静态分析 4.4.2 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4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析的直流偏置电路及静态分析 场效应管放大器有自偏压电路和稳定任务点的分压式场效应管放大器有自偏压电路和稳定任务点的分压式自偏压电路，源极输出器，

12、关于它们的静态分析、任务点自偏压电路，源极输出器，关于它们的静态分析、任务点的计算不在课堂引见了。的计算不在课堂引见了。4.4.2 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DSVDSDGSVGSDDdvvidvvidiGSDS),(DSGSDvvfi 取全微分：取全微分：dsdgsmdvrvgi1 A4.4.2 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 DSVGSDmvig）（ 1跨导互导跨导互导GSVDDSdivr）（2漏极电阻漏极电阻 讨论时以为开路讨论时以为开路3定

13、义：定义：DDDIgsdsIGSDSIGSDSvvvvvvu由由A式，当式，当id=0时，时，mdgru电压放大系数电压放大系数 2. 动态目的分析动态目的分析 1 1中频小信号模型中频小信号模型 2. 动态目的分析动态目的分析 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 rd iVgsVRVggsm )1(mgsRgV oVdgsmRVg mVARgRgmdm1 /iiRR 由输入、输出回路得：由输入、输出回路得：那么那么giiIVR )/(g2g1g3RRR )/()1(g2g1g3mgsgsRRRRgrr 通常通常那么那么)/(g2g1g3iRRRR doRR

14、 Rgrr)1(mgsgs gsgsgsmgsgsgs)(rVRVgrVV 例例4.4.2 共漏极放大电路如图共漏极放大电路如图示。试求中频电压增益、输入电阻示。试求中频电压增益、输入电阻和输出电阻。和输出电阻。2中频电压增益中频电压增益3输入电阻输入电阻 iVgsV)/(LgsmRRVg )/(1LmgsRRgV oV)/(LgsmRRVg mVA)/(1)/(LmLmRRgRRg 得得)/(g2g1g3iRRRR 解：解： 1 1中频小信号模型中频小信号模型由由ioVV1 例题例题4 4输出电阻输出电阻 TIRIgsmVg RVT gsVTV oRm11gR 所以所以由图有由图有TTIVgsmVg m1/gR 例题例题3. 三种根本放大电路的性能比较三种根本放大电路的性能比较组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：beLc)/(rRR )/)(1()/()1(LebeLeRRrRR beLc)/(rRR CE：CC：CB