第5章场效应管ppt课件

1、第五章第五章 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路一、场效应管一、场效应管(FET)二、场效应管放大电路静态工作点二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法的设置方法三、场效应管放大电路的动态分析三、场效应管放大电路的动态分析四、复合管四、复合管P沟道沟道耗尽型耗尽型P沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道增强型增强型N沟道沟道N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)耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道增强型：场效应管没有加

2、偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：场效应管的分类：一、场效应管以一、场效应管以N N沟道为例）沟道为例） 场效应管有三个极：源极s）、栅极g）、漏极d）， 对应于晶体管的e、b、c； 有三个工作区域：截止区(夹断区)、恒流区、可变电阻区， 对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。1. 结型场效应管结型场效应管导电导电沟道沟道源极源极栅极栅极漏极漏极符号符号结构示意图结构示意图栅栅- -源电压对导电沟道宽度的控制作用源电压对导电沟道宽度的控制作用沟道最宽沟道最宽沟道变窄沟道变窄沟道消失沟道消失称为夹断称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必必须加负

3、电压？须加负电压？UGSoff）漏漏- -源电压源电压uDSuDS对漏极电流的影响对漏极电流的影响uGSUGSoff且不变，且不变，VDS增大增大 iD增增大。大。预夹断预夹断uGDUGSoff）VDS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？uGDUGSoff）uGDUGSoff）uGD= uGS- uDSuDS uGS- uGS(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转移

4、特性转移特性场效应管工作在恒流区，场效应管工作在恒流区，因而因而 uGSUGS(off) ; uDS uGS- UGS(off) 。2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流区时常量GS)(DSDUufiuGS控制控制d-s间的间的等效电阻等效电阻Rds =uDS/iD输出特性输出特性常量DSGSDmUuig预夹断轨迹，预夹断轨迹，uGDUGSoff）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UGSoff）、）、IDSS将不同。将不同。低频跨导：低频跨导：uDS=u

5、GS- uGS(off)2. 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(MOS管管) uGS增大，反型层增大，反型层N型导电沟道将变厚变长。型导电沟道将变厚变长。当反型层将两个当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。区相接时，形成导电沟道。(一一). N沟道增强型管沟道增强型管SiO2绝缘层绝缘层衬底衬底耗尽层耗尽层空穴空穴高掺杂高掺杂反型层反型层大到一定大到一定值才开启值才开启增强型增强型耗尽型耗尽型开启电压开启电压UGS(th)增强型增强型MOS管管uDS对对iD的影响的影响N沟道增强型沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？管工作在恒流区的条件是什么？ uGDUGS(th) iD随随uDS的

6、增的增大而增大大而增大. 可变电阻区可变电阻区 uGDUGSth）, 预夹断预夹断 uGDUGS(th) )(二二). N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管 耗尽型MOS管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0时均可导通，且与结型场效应管不同。 由于SiO2绝缘层的存在，在uGS0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。加正离子加正离子小到一定小到一定值才夹断值才夹断uGS=0时就存时就存在导电沟道在导电沟道MOS管的特性管的特性1)增强型增强型MOS管管2)耗尽型耗尽型MOS管管开启开启电压电压夹断夹断电压电压DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2) 1(iUuIUuIi时的为式中在恒流区

7、时，3. 场效应管的分类场效应管的分类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)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？ 书中例书中例二、场效应管静态工作点的设置方法二、

8、场效应管静态工作点的设置方法 1. 基本共源放大电路基本共源放大电路(详见详见p141) 根据场效应管工作在恒流区的条件，在根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间间加极性合适的电源加极性合适的电源dDQDDDSQ2GS(th)GGDODQGGGSQ) 1(RIVUUVIIVUIDO为为uGS=2UGS(th) )时的时的ID, 从转移特性读出从转移特性读出.2. 自给偏压电路自给偏压电路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正电源获得负偏压由正电源获得负偏压称为自给偏压称为自给偏压

9、哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？3. 分压式偏置电路分压式偏置电路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU为什么加为什么加Rg3?其其数值应大些小些？数值应大些小些？哪种场效应管能够采用这种哪种场效应管能够采用这种电路形式设置电路形式设置Q点？点？典型的典型的Q点稳定电路点稳定电路sDQDDg2g1g1GSQRIVRRRU由上两式解得由上两式解得IDQ三、场效应管放大电路的动态分析三、场效应管放大电路的动态分析 1. 场效应管的交流等效模型场效应管的交流等效

10、模型DSGSDmUuig近似分析时可认近似分析时可认为其为无穷大！为其为无穷大！根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求得gm。见书见书p144式式5.2.9(耗尽型耗尽型)和和5.2.10(增强型增强型)与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：2. 基本共源放大电路的动态分析基本共源放大电路的动态分析doidmgsdgsgsddio,RRRRgURUgURIUUAmu交流等效模型交流等效模型书中例书中例p145若Rd=3k，gm=2mS，那么Au =?3. 基本共漏放大电路的动态分析基本共漏放大电路的动态分析(静态工作点见式静态工作点见式5.2.16)ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，gm=2mS，那么?uA交流等效模型交流等效模型gsmdUgI基本共漏放大电路输出电阻的分析基本共漏放大电路输出电阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR若Rs=3k，gm=2mS，则Ro=?书中例书中例p148四、复合管四、复合管复合管的组成：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，其类型决定于T1管。目的：增大目