第03章场效应管及放大电路

1、第三章场效应管及放大电路1第三章第三章 场效应管及放大电路场效应管及放大电路基本内容基本内容 结型场效应管结型场效应管 金属金属氧化物氧化物半导体场效应管半导体场效应管 场效应管的特点场效应管的特点 场效应管放大电路场效应管放大电路基本要求基本要求1.了解各场效应管的工作特点了解各场效应管的工作特点 。2.场效应管放大电路分析方法。场效应管放大电路分析方法。第三章场效应管及放大电路23.1 结型场效应管结型场效应管 根据结构的不同，场效应管可分为两大类：结根据结构的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管和金属型场效应管和金属氧化物氧化物半导体场效应管。半导体场效应管。3.1.1 结型场效应管

2、结构结型场效应管结构结型场效应管（简称结型场效应管（简称JFET）有）有N沟道和沟道和P沟道两沟道两种结构形式。种结构形式。N沟道沟道JFET是在一块是在一块N型半导体材料的两侧进行型半导体材料的两侧进行高浓度扩散形成两个高浓度扩散形成两个P区（记作区（记作P+）构成两个）构成两个PN结，将这两个结，将这两个P区连在一起引出一个电极，称为区连在一起引出一个电极，称为栅极（栅极（g），在），在N型半导体的两端各引出一个电极，型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极（分别称为源极（s）和漏极（）和漏极（d），中间的），中间的N区为区为电流流通的路径，称为导电沟道。电流流通的路径，称为导电沟道。第

3、三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管33.1 结型场效应管结型场效应管如在如在P型半导体材料两侧各制作一个高浓度的型半导体材料两侧各制作一个高浓度的N区，区，便可形成一个便可形成一个P沟道沟道JFET 。它们符号如图，图中箭头所示方向为它们符号如图，图中箭头所示方向为PN结的方向。结的方向。 P沟道沟道JFETN沟道沟道JFET第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管43.1.2 工作原理工作原理 下面以下面以N沟道结型场效应管为例讨论其工作原理。沟道结型场效应管为例讨论其工作原理。 当当N沟道结型场效应管处在放大状态时，在栅、沟道结型场效应管处在放大状态时，在栅、源极之间加反向电压

4、源极之间加反向电压UGS，栅极电流，栅极电流IG0，场效，场效应管呈现高达应管呈现高达107以上的输入电阻。以上的输入电阻。 而在漏、源极之间加正向电压而在漏、源极之间加正向电压UDS，使，使N沟道中沟道中的多数载流子的多数载流子(电子电子)在电场作用下由源极向漏极在电场作用下由源极向漏极运动，形成电流运动，形成电流ID。ID的大小受的大小受UGS控制。控制。 因此，讨论结型场效应管的工作原理就是讨论因此，讨论结型场效应管的工作原理就是讨论UGS对对ID的控制作用和的控制作用和UDS对对ID的影响。的影响。 第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管51. UGS对导电沟道对导电沟道ID的控

5、制作用的控制作用 改变电压改变电压UGS，就可改变沟道电阻值的大小。，就可改变沟道电阻值的大小。若加正向电压若加正向电压UDS，则改变电压，则改变电压UGS就可改变电就可改变电流流ID。当当|UGS|，沟道电阻，沟道电阻 ，ID；反之，；反之，ID 。利用电压利用电压UGS产生的电场来控制导电沟道电流产生的电场来控制导电沟道电流ID ，这就是结型场效应管的工作原理。，这就是结型场效应管的工作原理。 第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管61. UGS对导电沟道对导电沟道ID的控制作用的控制作用 原始状态，UDS=0，UGS=0。 |UGS|=Up（夹断电压） ，N 沟道夹断，漏、源极电阻

6、趋向无穷大。|UGS|增加，耗尽层加宽，导电沟道变窄、沟道电阻变大。第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管72. UDS对导电沟道对导电沟道ID的影响的影响 当当u uGSGS负向电压的数值小于负向电压的数值小于U Up p某值时，某值时， iD随随uDS变化。变化。 设设u uDSDS为零时，为零时，i iD D显然为零。显然为零。 当当u uDSDS正向电压逐渐增加时，沟道电场强度加大，漏极电流正向电压逐渐增加时，沟道电场强度加大，漏极电流i iD D随随u uDSDS升高几乎成正比地增大。但是，由于漏极电流升高几乎成正比地增大。但是，由于漏极电流i iD D沿沟沿沟道产生的电压使得

7、沟道上各点与栅极间的电压不再是相等道产生的电压使得沟道上各点与栅极间的电压不再是相等的，漏极处的电压最大，随着电位的降低在源极处的电压的，漏极处的电压最大，随着电位的降低在源极处的电压最小。所以增加最小。所以增加u uDSDS，又产生了阻碍漏极提高的因素。，又产生了阻碍漏极提高的因素。 当当u uDSDS增大到使增大到使|u|uGDGD| |等于等于|U|Up p| |时，在漏极附近两侧的耗尽层时，在漏极附近两侧的耗尽层开始合拢于开始合拢于1 1点点A A，这种情况称为予夹断，这种情况称为予夹断，i iD D达到了饱和漏极达到了饱和漏极电流电流I IDSSDSS，I IDSSDSS下标中的第二

8、个下标中的第二个S S表示栅源极间短路的意思，表示栅源极间短路的意思，此时有此时有u uGDGD=u=uGSGS-u-uDSDS，若，若u uGSGS=0=0，u uGDGD=-u=-uDSDS=U=Up p。当当u uDSDS再继续增加时，增大电流再继续增加时，增大电流i iD D的作用与阻碍电流的作用与阻碍电流i iD D的作用的作用相平衡，相平衡，i iD D=I=IDSSDSS基本上不随基本上不随u uDSDS增加而上升。增加而上升。u uDSDS增加增加到到U（BR）DS时时，夹断区的耗尽层击穿，夹断区的耗尽层击穿, i, iD D将突然增将突然增大大 。第三章场效应管及放大电路/3

9、.1结型场效应管82. UDS对导电沟道对导电沟道ID的影响的影响uDS=0uDS从 0 开始增加uDS增加到使uGD=Up, 予夹断uDS增加到使uGDUp后第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管92. UDS对导电沟道对导电沟道ID的影响的影响 当当u uGSGS=0时，时， iD随随uDS变化的曲线如图变化的曲线如图(a)所示所示 。改变电压改变电压uGS可得一族曲线，可得一族曲线， iD=f(uDS)|uGS=常数常数 称为输出特性称为输出特性特性曲线，如图特性曲线，如图(b)所示。所示。由于每个管子的由于每个管子的Up为一定值，因此，预夹断点随为一定值，因此，预夹断点随uGS改

10、变而改变而变化，它在输出特性上的轨迹如图（变化，它在输出特性上的轨迹如图（b）中左边虚线所示。）中左边虚线所示。 第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管10结型场效应管结型场效应管的的结论：结论： （1）栅、源之间的）栅、源之间的PN结是反向偏置的，因此，结是反向偏置的，因此，其其iG0，输入电阻很高。，输入电阻很高。（2）iD受受uGS控制，是电压控制电流器件。控制，是电压控制电流器件。（3）预夹断前，）预夹断前，iD与与uDS呈近似线性关系；预夹呈近似线性关系；预夹断后，断后，iD趋于饱和。趋于饱和。P沟道结型场效应管的工作原理与沟道结型场效应管的工作原理与N沟道相对应。沟道相对应。

11、用于放大时，使用电源电压极性与用于放大时，使用电源电压极性与N沟道结型场效沟道结型场效应管的正好相反。应管的正好相反。第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管113.1.3 特性曲线特性曲线 结型场效应管的特性曲线包括输出特性曲线和转移特性结型场效应管的特性曲线包括输出特性曲线和转移特性曲线两种。曲线两种。1. 1. 输出特性曲线的四个区输出特性曲线的四个区 可变电阻区可变电阻区（非饱和区）：该区的特点是当（非饱和区）：该区的特点是当u uDSDS增加时，增加时，i iD D随随u uDSDS线性增加，线性增加， u uGSGS不同时，不同时，i iD D增加的斜率不同。增加的斜率不同。

12、恒流区恒流区（饱和区）：该区的特点是（饱和区）：该区的特点是i iD D的大小受的大小受u uGSGS的控制，的控制，而与而与u uDSDS的大小基本无关。场效应管在作放大器使用时一般工的大小基本无关。场效应管在作放大器使用时一般工作在此区域，所以该区也称为线性放大区。作在此区域，所以该区也称为线性放大区。击穿区击穿区：该区的特点是反向偏置的：该区的特点是反向偏置的PNPN结发生雪崩击穿，结发生雪崩击穿，i iD D将突然聚增，管子不能正常工作，甚至很快烧毁。所以，将突然聚增，管子不能正常工作，甚至很快烧毁。所以，场效应不允许工作在这个区域。场效应不允许工作在这个区域。 (4)(4)夹断区夹断

13、区（截止区）：当（截止区）：当|u|uGSGS| |U|Up p| |时，沟道被夹断，时，沟道被夹断，i iD D00，此区域称为夹断区或截止区，它对应于靠近横轴的，此区域称为夹断区或截止区，它对应于靠近横轴的部分。此区的特点是场效应管的漏、源极之间可看作开关断部分。此区的特点是场效应管的漏、源极之间可看作开关断开。开。 第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管122. 转移特性曲线转移特性曲线 转移特性曲线为转移特性曲线为iD=f(uGS) u DS=常数常数，它反映栅极电压对，它反映栅极电压对漏极电流的控制作用。转移特性曲线可直接从输出特性上漏极电流的控制作用。转移特性曲线可直接从输出

14、特性上用作图法求出。用作图法求出。 第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管132. 转移特性曲线转移特性曲线 由于在饱和区内，不同由于在饱和区内，不同uDS的转移特性是很接近的，这是的转移特性是很接近的，这是因为在饱和区因为在饱和区iD几乎不随几乎不随uGS而变。因此可用一条转移特性曲而变。因此可用一条转移特性曲线来表示恒流区中的转移特性，使分析得到简化。实验表明，线来表示恒流区中的转移特性，使分析得到简化。实验表明，在在UPuDS0范围内，即在饱和区内，范围内，即在饱和区内，iD随随uGS的增加的增加(负数减负数减少少)近似按平方规律上升，因而有近似按平方规律上升，因而有 21)Uu(

15、IipDSSGSD 式中式中IDSS为为uGS=0、uDS增加到使场效应管产生予夹断时的饱增加到使场效应管产生予夹断时的饱和漏极电流。这样，只要给出和漏极电流。这样，只要给出IDSS和和UP就可以把转移特性中就可以把转移特性中的其它点近似计算出来。的其它点近似计算出来。 第三章场效应管及放大电路/3.1结型场效应管143.1.4 主要参数主要参数 夹断电压夹断电压Up 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS 最大漏、源电压最大漏、源电压U(BR)DS 最大栅、源电压最大栅、源电压U(BR)GS 最大耗散功率最大耗散功率PDM 直流输入电阻直流输入电阻RGS低频互导低频互导gm当当uDS为某一确定值时

16、，漏极电流的微小变化量与引起它为某一确定值时，漏极电流的微小变化量与引起它变化的栅、源电压的微小变化量之比称为变化的栅、源电压的微小变化量之比称为gm 。gm是表征场是表征场效应管放大能力的一个重要参数，单位为效应管放大能力的一个重要参数，单位为mS。当。当UPuGS0）时，）时，gm的近似估算公式为的近似估算公式为 PPGSDSSmUUuIg 12第三章场效应管及放大电路153.2 金属金属氧化物氧化物半导体场效应管半导体场效应管结型场效应管的输入电阻从本质上来说是结型场效应管的输入电阻从本质上来说是PN结的结的反向电阻，反向电阻，PN结反向偏置时总会有一些反向电流结反向偏置时总会有一些反向

17、电流存在，这就限制了输入电阻的进一步提高，在有存在，这就限制了输入电阻的进一步提高，在有些要求更高的场合仍不能满足要求。些要求更高的场合仍不能满足要求。金属金属氧化物氧化物半导体场效应管（简称半导体场效应管（简称MOS场效场效应管）是利用半导体表面的电场效应进行工作的。应管）是利用半导体表面的电场效应进行工作的。由于它的栅极处于不导电由于它的栅极处于不导电(绝缘绝缘)状态，因而具有状态，因而具有更高的输入电阻，也由此得名为绝缘栅场效应管。更高的输入电阻，也由此得名为绝缘栅场效应管。MOSMOS场效应管也可分为场效应管也可分为N N沟道和沟道和P P沟道两类，但工作沟道两类，但工作原理相似，每一

18、类又分为增强型和耗尽型两种。原理相似，每一类又分为增强型和耗尽型两种。第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管163.2.1 N沟道沟道增强型增强型MOS场效应管场效应管基本结构基本结构衬底为衬底为P P型硅片，掺杂浓度较型硅片，掺杂浓度较低；低；利用扩散法扩散两个相距很近利用扩散法扩散两个相距很近的高掺杂的高掺杂N N型区，并安置型区，并安置2 2个电个电极：源极极：源极s s 和漏极和漏极d d ；在硅片表面生成一层很薄的二在硅片表面生成一层很薄的二氧化硅绝缘层，并在两个氧化硅绝缘层，并在两个N N 型型区之间的二氧化硅的表面安置区之间的二氧化硅的表面安置电极：漏极漏极d

19、d。栅极与源极栅极与源极 、漏极之间是绝、漏极之间是绝缘的，所以称为绝缘栅场效应缘的，所以称为绝缘栅场效应管；管；漏极和源极之间形成两个背靠漏极和源极之间形成两个背靠背的背的PNPN结；结；第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管172. 工作原理工作原理 场效应管工作时，通常将其衬底与场效应管工作时，通常将其衬底与s连在一起，在连在一起，在d与与s之间接入适当大小的正向电压之间接入适当大小的正向电压uDS，利用电压，利用电压uGS的大小，来控制漏极电流的大小，来控制漏极电流iD的大小。的大小。 1）当）当UGS = 0 时，不论时，不论所加电压所加电压UDS 的极性的极性如何

20、，其中总有一个如何，其中总有一个PN 结是反向偏置的，结是反向偏置的，反向电阻很高，则漏反向电阻很高，则漏极电流极电流 I D0。两个两个N N 型区与型区与P P型衬底之间形型衬底之间形成耗尽层。成耗尽层。 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管182. 工作原理工作原理2） 当栅源极之间加当栅源极之间加正向电压正向电压UGS (见图见图b) ，在，在UGS 的作用的作用下，产生了垂直于下，产生了垂直于衬底表面的电场，衬底表面的电场，P 型硅中少数载流型硅中少数载流子（自由电子）被子（自由电子）被吸到表面层填补空吸到表面层填补空穴形成负离子的耗穴形成负离子的耗尽层。尽层。第

21、三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管192. 工作原理工作原理3）当栅极与源极之间加）当栅极与源极之间加正向电压正向电压UGS到到一定值一定值（UT）时）时 ，被吸到表，被吸到表面层中的自由电子较多，面层中的自由电子较多，填补空穴后还有剩余，填补空穴后还有剩余，在表面层中形成一个在表面层中形成一个N型层，型层，由于它的性质与由于它的性质与P型区相反，故称为反型区相反，故称为反型层，型层，它就是沟通源区它就是沟通源区和漏区的和漏区的N型导电沟道，型导电沟道， UT称为开启电压。称为开启电压。 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管202. 工作原理工作原理4）

22、形成导电沟道后，）形成导电沟道后，MOS 管即导通，在漏极电管即导通，在漏极电源源U DD 的作用下，将产生漏极电流的作用下，将产生漏极电流I D ，UGS正正值愈高，导电沟道愈宽，值愈高，导电沟道愈宽， I D愈大。因此，愈大。因此，改变改变UGS的大小（即改变的大小（即改变UGS产生电场的强弱）就能产生电场的强弱）就能有效地控制漏极电流有效地控制漏极电流ID的大小。的大小。外加的外加的UDSDS较小较小时，时，ID D将随将随UDSDS上升迅速增大，由于沟道存在电上升迅速增大，由于沟道存在电位梯度，因此沟道厚度是不均匀的，靠近源端位梯度，因此沟道厚度是不均匀的，靠近源端厚，靠近漏端薄。当厚

23、，靠近漏端薄。当UDSDS增加到使增加到使UGDGD=U=UT T时，沟时，沟道在漏极处附近出现予夹断。随后道在漏极处附近出现予夹断。随后UDSDS继续增加，继续增加，夹断区增长，但夹断区增长，但I D电流电流趋于饱和趋于饱和，基本不变。，基本不变。 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管212. 工作原理工作原理 UDS较小较小, ,ID迅速增大迅速增大 UDS较大出现夹断，较大出现夹断，ID趋于饱和趋于饱和 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管223.特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程 输出特性曲线输出特性曲线 恒流区转移特性曲线恒流区转移特性曲线

24、输出特性曲线也可分为可变电阻区输出特性曲线也可分为可变电阻区、恒流区、恒流区、夹断区、夹断区和和截止区截止区。在恒流区内电流方程为在恒流区内电流方程为 式中式中ID0为为uGS=2UT时时的的iD值。值。 201)( TGSDDUuIi第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管233.2.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS场效应管场效应管1.结构特点结构特点SiO2绝缘层里掺入大量的正离子，即使不外加栅、绝缘层里掺入大量的正离子，即使不外加栅、源电压，在这些正离子的作用下，源电压，在这些正离子的作用下，P型衬底表面型衬底表面已经出现反型层，形成导电沟道已经出现反型层，形成导电沟道

25、，故，故称为耗尽型称为耗尽型MOS场效应管。场效应管。 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管242. 工作原理工作原理uGS0，导电沟道增宽，导电沟道增宽，iD增大；反之，增大；反之，uGS0，导，导电沟道变窄、电沟道变窄、iD减小。减小。当当uGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，负向增加到某一数值时，导电沟道消失，iD趋趋向于零，管子截止，此时的栅、源电压向于零，管子截止，此时的栅、源电压uGS称为夹断称为夹断电压仍用即电压仍用即UP。这种在一定范围内这种在一定范围内uGS的正、负值均可控制的正、负值均可控制iD的大小的大小的特性是耗尽型的特性是耗尽型MOS场效应管的

26、一个重要特点。场效应管的一个重要特点。 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管253.特性曲线特性曲线输出特性曲线输出特性曲线 恒流区转移特性曲线恒流区转移特性曲线 第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管263.2.3 P沟道沟道MOS场效应管场效应管P沟道沟道MOS场效应管与场效应管与N沟道沟道MOS场效应管的场效应管的结构正好对偶，结构正好对偶，N型衬底、型衬底、P型沟道，所以上面型沟道，所以上面对的对的N沟道沟道MO场效应管工作原理及特性的分析场效应管工作原理及特性的分析也基本上适用于也基本上适用于P沟道沟道MOS场效应管。场效应管。使用时注意各电源电

27、压极性与使用时注意各电源电压极性与N沟道沟道MOS场效场效应管正好相反。应管正好相反。增强型增强型P沟道沟道MOS场效应管的开启电压场效应管的开启电压UT为负为负值，耗尽型管制作时在绝缘层中掺入负离子，值，耗尽型管制作时在绝缘层中掺入负离子，其夹断电压其夹断电压UP也为负值。也为负值。第三章场效应管及放大电路/3.2金属氧化物半导体场效应管273.2.4 MOS场效应管的主要参数场效应管的主要参数 耗尽型耗尽型MOS场效应管的主要参数与结型场效应管场效应管的主要参数与结型场效应管完全相同。完全相同。 增强型增强型MOS场效应管的主要参数也与结型场效应场效应管的主要参数也与结型场效应管基本相同，

28、只是没有夹断电压这一参数，取代管基本相同，只是没有夹断电压这一参数，取代它的是开启电压它的是开启电压UT。开启电压。开启电压UT是指当是指当uDS为某一为某一固定值时能产生固定值时能产生iD所需的最小所需的最小|uGS|值。值。 由于由于MOS场效应管输入电阻极大，使得栅极的感场效应管输入电阻极大，使得栅极的感应电荷不易泄放，极易产生高压，使管子击穿。应电荷不易泄放，极易产生高压，使管子击穿。因此，当因此，当MOS场效应管不使用时，应使其三个电场效应管不使用时，应使其三个电极短路。极短路。 MOS场效应管的衬底和源极通常是接在一起的，场效应管的衬底和源极通常是接在一起的，即使分开，也应保证衬底

29、和源极之间的即使分开，也应保证衬底和源极之间的PN结反向结反向偏置，以使管子正常工作。偏置，以使管子正常工作。 第三章场效应管及放大电路283.3 场效应管的特点场效应管的特点 场效应管具有放大作用，可以组成各种放大电场效应管具有放大作用，可以组成各种放大电路，它与双极性晶体管相比，具有如下几个特点路，它与双极性晶体管相比，具有如下几个特点:(1)场效应管是一种电压控制器件，它通过场效应管是一种电压控制器件，它通过uGS来来控制控制iD。(2)场效应管输入端几乎没有电流，所以其直流场效应管输入端几乎没有电流，所以其直流输入电阻和交流输入电阻都非常高。输入电阻和交流输入电阻都非常高。(3)由于场

30、效应管是利用多数载流子导电的，因由于场效应管是利用多数载流子导电的，因此，与双极性晶体管相比，具有噪声小、受幅射的此，与双极性晶体管相比，具有噪声小、受幅射的影响小、热稳定性较好等特性。影响小、热稳定性较好等特性。(4)由于场效应管的结构对称，有时漏极和源极由于场效应管的结构对称，有时漏极和源极可以互换使用，而各项指标基本上不受影响。对于可以互换使用，而各项指标基本上不受影响。对于有的绝缘栅场效应管，制造时源极已和衬底连在一有的绝缘栅场效应管，制造时源极已和衬底连在一起，则漏极和源极不能互换起，则漏极和源极不能互换第三章场效应管及放大电路293.3 场效应管的特点场效应管的特点(5)场效应管的

31、制造工艺简单，有利于大规模集场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。特别是成。特别是MOS电路，硅片上每个电路，硅片上每个MOS场效应管所场效应管所占面积是晶体管占面积是晶体管5%，因此集成度更高，目前，大规，因此集成度更高，目前，大规模和超大规模集成电路主要由模和超大规模集成电路主要由MOS电路构成。电路构成。(6)由于由于MOS场效应管的输入电阻高，因此，由场效应管的输入电阻高，因此，由外界静电感应所产生的电荷不易泄漏。为此，在存外界静电感应所产生的电荷不易泄漏。为此，在存放时，应将各电极引线短接。焊接时，要注意将电放时，应将各电极引线短接。焊接时，要注意将电烙铁外壳接上可靠地线，或者在

32、焊接时，将电烙铁烙铁外壳接上可靠地线，或者在焊接时，将电烙铁与电源暂时脱离。与电源暂时脱离。(7)场效应管的互导较小，当组成放大电路时，场效应管的互导较小，当组成放大电路时，在相同的负载电阻时，电压放大倍数比双极型晶体在相同的负载电阻时，电压放大倍数比双极型晶体管低。管低。第三章场效应管及放大电路303.4 场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管与双极性三极管都具有放大作用，场效应管与双极性三极管都具有放大作用，都存在着的三个极，其对应关系为：栅极都存在着的三个极，其对应关系为：栅极g对应基对应基极极b；源极；源极s对应发射极对应发射极e；漏极；漏极d对应集电极对应集电极c。所。所以根据双极

33、性三极管放大电路的三种不同组态，可以根据双极性三极管放大电路的三种不同组态，可组成相应的场效应管放大电路。但由于两种放大器组成相应的场效应管放大电路。但由于两种放大器件各自的特点，故不能将双极性三极管放大电路的件各自的特点，故不能将双极性三极管放大电路的三极管，简单地用场效应管取代，三极管，简单地用场效应管取代， 第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路313.4.1 场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路 场效应管是电压控制器件，要建立合适的静态场效应管是电压控制器件，要建立合适的静态工作点工作点Q，需要有合适的栅极电压，避免输出波形，需要有合适的栅极电压，避免输出波形产生严重

34、的非线性失真。通常偏置的形式有两种。产生严重的非线性失真。通常偏置的形式有两种。1.自偏压电路自偏压电路 自偏压电路适用于自偏压电路适用于 结型场效应管或耗尽型结型场效应管或耗尽型 场效应管，场效应管，与与晶体管的晶体管的 射极偏置电路相似。射极偏置电路相似。 第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路323.4.1 场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路因因Rg上没有压降，上没有压降， IG0，所以，所以s极直流电位与地相极直流电位与地相等。等。依靠电流依靠电流ID在在R上的电压降，使电路自行提供栅极上的电压降，使电路自行提供栅极偏压偏压UGS=- -IDR。UGS=- -IDR

35、称为自偏压电路的偏置称为自偏压电路的偏置线方程。线方程。为减少为减少R对放大倍数的影响，对放大倍数的影响， 在在R两端同样也并联一个足两端同样也并联一个足 够大的旁路电容够大的旁路电容C，称为源，称为源 极旁路电容。极旁路电容。第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路333.4.1 场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路2.分压式偏置电路分压式偏置电路栅极电压栅极电压UGRg2UDD(Rgl+Rg2) 电阻电阻R上的压降上的压降US=IDR 静态时栅源电压为静态时栅源电压为 UGS=UG- -US= -(-(IDR- -Rg2UDD/( Rg1+ Rg2) )上式称为分压式偏置上

36、式称为分压式偏置电路的偏置线方程。电路的偏置线方程。这种偏压电路适用于这种偏压电路适用于增强型管子的电路。增强型管子的电路。第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路343.4.2 静态分析静态分析 对场效应管放大电路的静态分析一般可采用对场效应管放大电路的静态分析一般可采用图解法和公式计算法。图解法的原理和晶体管相图解法和公式计算法。图解法的原理和晶体管相似。下面讨论用公式进行计算以确定似。下面讨论用公式进行计算以确定Q点。点。利用转移特性近似计算公式，在利用转移特性近似计算公式，在UPUGS0 条件条件下得到下得到ID和和UGS的关系的关系 ：ID=IDSS(1-UGS/UP)2。与

37、偏置线方程联立求解与偏置线方程联立求解，即可得到电路的静态值，即可得到电路的静态值ID和和UGS。 第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路35 例例1 电路参数如图所示，场效应管的电路参数如图所示，场效应管的UP- -1V，IDSS0.5mA，试确定，试确定Q点。点。 解：解：由近似计算公式由近似计算公式得得ID=IDSS(1-UGS/UP)2 m A ID= 0.5 (1+UGS)2 (1)由偏置线方程得由偏置线方程得 UGS=-(-(IDR- -Rg2UDD/( Rg1+ Rg2) V) V UGS= =0.4-2ID (2)联立联立(1) (2)式式求解求解 I ID D(0.

38、95(0.950.64)mA 0.64)mA UGS=-(1.5=-(1.51.28)V1.28)V因因UPUGS0，取，取UGSQ=-0.22V IDQ= 0.31mA 第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路363.4.3 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路 如果输入信号很小，场效应管工作在线性放大如果输入信号很小，场效应管工作在线性放大区区(即输出特性中的恒流区即输出特性中的恒流区)时，和晶体管一样，可时，和晶体管一样，可用微变等效电路来进行动态分析。用微变等效电路来进行动态分析。共源极接法共源极接法 中、低频微变等效电路中、低频微变等效电路 高频微变等效电路高频微变等效电路 PPGSDSSmUUUIg 12gm虽然是动态参数，其虽然是动态参数，其大小与静态工作点有关。大小与静态工作点有关。 第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路373.4.4 动态分析动态分析1.共源极放大电路共源极放大电路 本节主要讨论中频动态分析本节主要讨论中频动态分析 共源极电路共源极电路 微变等效电路微变等效电路 第三章场效应管及放大电路/3.4场效应管放大电路38(1) 电压放大倍数电压放大倍数gsdmddOURgRIU gsmgsiURgUU RgRgUUAmdmiOu 1第三章场效应管及放大电路/3.4场效