第5章 场效应管放大电路

1、场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路5.1 场效应管的结构与工作原理场效应管的结构与工作原理一、结型场效应管的结构与类型1、结构：l 在同一块掺杂半导体（如：N）基片上制作两个高掺杂的异型半导体区（如：P），P与N间形成耗尽层（PN结）；将此两个区连在一起，作为一个电极，称为栅极G；l 基片两端引出两个电极，一个称为漏极D，另一个称为源极S（两极可互换），漏极与源极间的非耗尽层称为导电沟道。2、类型：l类型：根据基片与高掺杂区的不同，可分为N沟道管、P沟道管。l符号：按照PN结的方向：N沟道管箭号由栅极指向内部；P沟道管箭号由内部指向栅极。二、结型场效应管的工作原理（以N沟道管为例）：1、

2、条件：luGS0使沟道中及D-S间能形成电流。2、耗尽层宽度及沟道宽度可随外加电压uGS、uDS的变化而变化（两者变化趋势相反），并可能使沟道出现夹断现象；uGD= UGS(off) 时称为预夹断。3、沟道未夹断前（uGSU GS(off ) ），iD随uDS的变化线性变化，对应于不同的uGS，耗尽层与沟道宽度不同，D-S间可等效为不同阻值的电阻线性特性。4、沟道夹断后（uGS0，uGD=uGS-uDSU GS(off ) ），iD几乎与uDS的变化无关恒流特性，但与uGS的变化有关uGS对iD的控制特性（电压控制电流）。定义：低频跨导： GSDmuig三、结型场效应管的伏安特性1、输出特性曲

3、线：（1）可变电阻区：uDSuGS-UGS(off)近似为一族平行于横轴的直线。l对于固定的uGS，iD基本与uDS无关。l对于不同的uGS，uGS越大，iD越大。（3）（完全）夹断区：uGSUGS(off)l此时，沟道被完全夹断， 0Di2、转移特性（恒流区）：常数DSUGSDufi| )(2)()1 (offGSGSDSSDUuIiDDSSoffGSoffGSGSDSSDSSoffGSoffGSoffGSGSDSSDSGSDGSDmiIUUuIIUUUuIUuiuig)(2)()()()(2)1 (2)1)(1 (2|在小信号作用下，可以用IDQ来近似iD，则： DQDSSoffGSmII

4、Ug)(2四、场效应管与晶体管的比较：1、输入电阻：晶体管基极总是要取用一定的电流，而场效应管栅极几乎不取用电流，故比晶体管具有极高的输入电阻。2、温度稳定性：晶体管中有两种载流子参与导电，其中，少子的漂移运动受温度影响较大；而场效应管只有一种载流子参与导电，因此，其温度稳定性比晶体管好。3、噪声系数：与上相同的原因，参与热运动的载流子种类少，由此而形成的固有噪声小。4、管脚互换性：晶体管的集电极与发射极不能互换，但场效应管的漏极与源极可互换，性能几乎没有影响。5、种类：场效应管的种类很多（尤其是绝缘栅场效应管），选用的灵活性大。 5.2 场效应管放大电路场效应管放大电路一、场效应管放大电路静

5、态工作点的设置与计算：1、基本方法：（1）电路结构：图5.2.2（a）（2）Q点计算：dDQDDDSQoffGSGGDSSoffGSGSQDSSDQGGGSQRIVUUVIUUIIVU2)(2)()1()1(2、自给偏置方法：（1）电路结构：图5.2.3（a）（2）Q点计算：)()1 ()1 (02)(2)(sdDQDDDSQDQoffGSsDQDSSoffGSGSQDSSDQsDQsDQSQGQGSQRRIVUIURIIUUIIRIRIUUU由此式可求解出自给偏压3、分压式偏置方法：（1）电路结构：图5.2.4（a）（2）Q点计算：)2()1 () 1 (2)(211211offGSGSQDSSDQsDQDDgggSQGQGSQsDQSQDDgggGQUUIIRIVRRRUUURIUVRRRU对(1)、(2)式联立求解，可求得IDQ、UGSQ )(sdDQDDDSQRRIVU二、场效应管放大电路的动态分析与计算1、场效应管的交流等效模型：（1）栅极-源极间：由于PN处于反偏状态，栅极电流几乎为0，故G-S间等效为开路。（2）漏极-源极间：由于在恒流区，iD受uGS控制，且与uDS基本无关，故D-S间等效为受控电流源： ；另外，D-S间存在一定的动态电阻，等效为rds，通常，此值