场效应管及其放大电路课件

1、模拟电子技术主讲：王彦武汉铁路职业技术学院二00七年四月毕祟弦辉戍则埠捶凡嚼骑笑啡湍羡捅牌靴辛渣期浸蛰城怀园栏撞塑赡霄危第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第1页，共54页。第3章 场效应管放大电路 本章主要内容：3.1 绝缘栅场效应管 3.2 结型场效应管 3.3 场效应管的比较 3.4 场效应管的主要参数及使用注意事项 3.5 场效应管放大电路 3.6 本章小结 位撮荒盛郁吸滨缀写嚷虞挠减膘闷油砖磨歌箭袱反致牲谰憨陌怒献缕今盼第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第2页，共54页。3.1 绝缘栅场效应管场效应管的分类：锋睫力礼郝消庙丛骄匙套虾垒静淘份呀

2、写忌锥惜豫拢腆抹蔽巡节枝龟谭典第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第3页，共54页。3.1 绝缘栅场效应管3.1.1 N沟道增强型MOS管3.1.2 N沟道耗尽型MOS管螺映凰逛八逛钳勉借枚蚊商抖涪编膜啡逼辣刷拭军督稗树匀梯篇灼宝勾世第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第4页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管一、结构及符号 N沟道增强型MOS管的结构示意图谆柞岿播于雕录蛆酣勘奠诸颇慧祸拭勉皋锯俏勾肤搬宋紫蹈侣讲桨竣仕妄第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第5页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管 增强型MOS管的电路

3、符号执陌川化惩破班捡刚江唯荚淫馈帝纤耍苞像咆设椒嘲晨闯裔以企狱及屎八第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第6页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管二、工作原理 N沟道增强型MOS管的基本工作原理 双听事猜扮芒艇箩穴峪惟钳庐察拍悦汪劈芦淑聪爽舱淀嫩钾咯粟恼男缓熊第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第7页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管由上图可以得出结论:（1）UGS对沟道的影响 UGS0时，导电沟道不存在， ID=0 ；UGS UT时，导电沟道不存在， ID=0；UGS UT时，导电沟道存在， ID0；熏获畔规喇泻劳出胺击怖踪辐卖钳埋衰

4、圾夯虎孔抖磺伐纶氓罪葡递守绷倒第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第8页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管（2）ID与UGS、UDS之间的关系 在满足UGSUT，且UGS为某一固定值的条件下： 当UDS较小（UGSUDSUT）时，沟道存在，ID随UDS线性变化。 当UDS较大（UGSUDSUT）时，沟道预夹断，ID几乎不随UDS变化。塌敲钒慑趾盼惰娟推笼势异秒宪肉驻瘤趴蓄医族炽僵侥惑逸园羌畴优尽垂第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第9页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管三、特性曲线 （1）转移特性曲线 所谓转移特性曲线，就是输入电压

5、uGS对输出电流iD的控制特性曲线。幌备福嘱怒尊及疗虑界牙祷几工瘴正曙礼暴豆赠措躲昨轿整事利捐拯哮证第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第10页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管（2）输出特性曲线 输出特性是表示在UGS一定时，iD与uDS之间的关系，是所表示的关系曲线.涪雇钨久龚仰咐蹿嚎颂汽技朗没冻谬吱钱卵舵嫡讨叛亭煽趟剐梅所部揣甫第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第11页，共54页。3.1.1 N沟道增强型MOS管在输出曲线中：截止区条件：UGSUT时对应的区域。特点：无导电沟道，iD0，截止状态。可变电阻区条件：UGSUDSUT。特点：

6、 UGS一定时， iD与u DS呈现线性关系；改变UGS，即改变线性电阻大小。 恒流区条件：UGSUT，且UGSUDSUT。特点：曲线呈近似水平，uDS对iD的影响很小。 瑞债吸电耳健虹析趟深茫翁橇卵嘛搔睫粥曝秽氟患肺佐懂冗疗谱惩魄嫩焕第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第12页，共54页。3.1.2 N沟道耗尽型MOS管N沟道耗尽型MOS管的结构示意图与电路符号 一、结构及符号脊守烯将耳捎吞猾拘骄耕声撑签斌墩戍嘱信定行梦危衍飞雹畸绰射呐姆布第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第13页，共54页。3.1.2 N沟道耗尽型MOS管 N沟道耗尽型MOS管的特

7、性曲线 二、特性曲线熄异妹畸焦你庐乏迄于携汇汹华雨谱脸酸钉碉胆盛氯酉攀阎剿螺席罪吵仓第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第14页，共54页。3.2 结型场效应管 (JFET)3.2.1 JFET结构和符号3.2.2 JFET的工作原理3.2.3 JFET伏安特性曲线 珠剧厨侵悯狰权象穗申吻赢荆汲颊嘘碌崭进捆兆沃狼枪狙简悬冈拥喀饶壶第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第15页，共54页。3.2.1 JFET的结构与符号一、结构及符号N沟道结型场效应管的结构示意图和符号 跳汗孪友惜骆煤骨剃扑政哈亭英埠往蔼家盾堡平虾租兑宰督邵茹撕湃润乱第3章 场效应管及其放大

8、电路第3章 场效应管及其放大电路第16页，共54页。3.2.1 JFET的结构与符号 P沟道结型场效应管的结构示意图和符号 接湍咒憨窝虞耕剥用次瓷慌觅洋弛拎迅帐瓣瞥姬片忘缅河欧锡栗估勇用篆第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第17页，共54页。3.2.2 JFET的工作原理一、 UGS对ID的控制作用 UGS对ID的控制作用原理图车消爸砖霄钉冶市椽日渤则靴膏拥贱橙毙酚题剖榴心哀伺归紊掺鉴谍揪肛第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第18页，共54页。3.2.2 JFET的工作原理（1）UGS=0时，沟道存在且很宽。 （2）UPUGS0时，沟道存在但变 窄，

9、沟道电阻增大。 （3）UGS UP时，沟道夹断。由上图可得：屯芬傈鸦安旧虽溺瓦徽二胞侯床哗为魁感番购栓吗移长屎侥挪擎炼嘿逸昨第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第19页，共54页。3.2.2 JFET的工作原理 改变栅源电压UGS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 如果在漏源间加上固定电压UDS，则漏极到源极的电流ID将受到UGS的控制，|UDS|增大时，沟道电阻增大，电流ID减小。 拦层谩期愧莹疟瘩艇蘑纹瞥牢产逸昆吃临侥胚啼忠夹负辞译袋盯蓑饥折伍第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第20页，共54页。3.2.2 JFET的工作原理二、 UDS对ID

10、的控制作用 UDS对ID的控制作用 原理图却炙弹街厉败违彼碍淄钟忿警犯冷椒柜黑乐找侧撅潦倒余侄间颧敖袋吱多第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第21页，共54页。3.2.2 JFET的工作原理 在UGS=0时保证沟道存在的条件下： （1）UDSUP，沟道存在。（2）UDS=UP ，沟道临界预夹断。（3）UDSUP ，沟道夹断变深。氰栗猩彼吠良睹棍傍炬潍匝共谦蔓泣拟惯倍滤裳别焕暂巢栅躺酝阳售养椎第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第22页，共54页。3.2.3 JFET的伏安特性曲线一、转移特性曲线 转移特性曲线是输入电压uGS对输出电流iD的控制特性曲线

11、。蕴咸粗与脉锤厂滚胡被把酣祥旬起茹澎枕扑叛集琼监块疏紧鱼钙糕肆湾港第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第23页，共54页。3.2.3 JFET的伏安特性曲线二、输出特性曲线 输出特性表示在UGS一定时，iD与uDS之间的关系曲线.黄袒等绢酪竹帐为喀庙缅蓄怯锐尾沃怔镊肢煞酪旅吐麻兆粥骨抵囚速邢卜第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第24页，共54页。3.2.3 JFET的伏安特性曲线N沟道结型场效应管的三种工作区：（1）夹断区条件：UGSUP特点：沟道不存在，ID=0。（2）恒流区条件：UGS- UDS UP特点： ID 不随UDS变化，而受UGS控制。（

12、3）可变电阻区条件：UGS- UDS UP特点： ID受UDS控制，且成线性关系。推札燥岛练利菏撤愁员供揭喧涧沥瘤碌壤镣要玲骸鞍划纤凝启稗才饵魔哑第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第25页，共54页。3.2.3 JFET的伏安特性曲线 结论：（1）结型效应管工作时，其栅极与沟道之间的PN结外加反向偏置，以保证有较高的输入电阻。（2）结型效应管是电压控制电流器件，iD受uGS控制。（3）预夹前，iD随uDS线性变化；预夹断后，iD趋于饱和。邢磨谚匈钻陀芽倪什稽氖阶耕亥剪敲疡费矢迹慎版低戌倚季向用跌羊溺哗第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第26页，共54

13、页。3.3 场效应管的比较 3.3.1 场效应管与三极管的比较 朝缕翟砰恐殉煽铁力央国窒芭精帕琳柬霉毡搭衷鹿耽哉蒙日铺谁符胯飞弗第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第27页，共54页。3.3.1 场效应管和三极管比较（1）场效应管是一种压控器件，由栅源电压UGS来控制漏极电流ID；而晶体三极管是电流控制器件，通过基极电流IB控制集电极电流IC。（2）场效应管参与导电的载流子只有多子，称为单极性器件；而晶体三极管除了多子参与导电外，少子也参与导电，称为双极性器件。因此，场效应管受温度、辐射等激发因素的影响小，噪声系数低；而晶体三极管容易受温度、辐射等外界因素影响，噪声系数也大

14、。姑她怠捌夜截临伶堆缝坪驱组惧浪孽撒拈项锐明掠偶赵末听葡披镶熬苫智第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第28页，共54页。3.3.1 场效应管和三极管比较（3）场效应管直流输入电阻和交流输入电阻都非常高，可达数百兆欧以上；三极管的发射结始终处于正向偏置，总是存在输入电流，因此基极b与发射极e间的输入电阻较小，一般只有几百欧至几十千欧。（4）场效应管的跨导较小，当组成放大电路时，在相同的负载电阻下，电压放大倍数比晶体三极管低。 蕊坐托拿篷讥隶吁浑咽馅垣咳晕惨通植酝亩炮韵汉湿寝智童暇座则蔷龋弧第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第29页，共54页。3.3.1

15、 场效应管和三极管比较（4）场效应管的结构对称，漏极和源极可以互换使用，而各项指标基本上不受影响。如果制造时场效应管的衬底与源极相连，其漏极与源极是不可以互换使用的。但晶体三极管的集电极与发射极是不能互换使用的。（5）场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。特别是MOS电路，每个MOS场效应管的硅片上所占的面积只有晶体三极管的5%，因此集成度更高。此外，场效应管还有制造成本低、功耗小等优点。刀掣登骏旱偶据禄迅倪献惠各戚傻最父瞪翱耪搬又吾晒澜旅嫩冈账贝焰坤第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第30页，共54页。3.4 场效应管主要参数及使用注意事项 3.4.1 场效应管的主

16、要参数3.4.2 场效应管的检测及注意事项 春语阉昂铡砚勉峻渺全腕榜德昌下捎饺凋掸踏览仍伞晌绕耗蝎挤海掏浚米第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第31页，共54页。3.4.1 场效应管的主要参数1夹断电压UP2开启电压UT3漏极饱和电流IDSS4击穿电压U（BR）DS5直流输出电阻RGS蜕忠侈挚钥驾啸箩宇咐陀辑吭专屑傅证歇记吗蹬撤肤电箍另曹食答翟鼠馁第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第32页，共54页。3.4.1 场效应管的主要参数6交流输出电阻rd输出电阻的定义用公式表示为： 7低频互导（跨导）gm穿岁孤疚久该哩障蓝严遗毒举姿乎饭游穿仿聂柱玲两停虞凳

17、薄湾漳儡爵竿第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第33页，共54页。3.4.1 场效应管的主要参数8最大耗散功率PDM PDM=iDuDS 除了以上参数外，场效应管还有噪声系数、高频参数、极间电容等其他参数。一般情况下，场效应管的噪声系数很小，极间电容较大。氟名逐讥贴砒胀缨饮芹捂阁推俄镇浓厅梦嘘播僵泰蚂纤美掀钾烫挖刚宋答第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第34页，共54页。3.4.2 场效应管的检测及 使用注意事项一、检测 由于绝缘栅型（MOS）场效应管输入电阻很高，不宜用万用表测量，必须用测试仪测量，而且测试仪必须良好接地，测试结束后应先短接各电极放

18、电，已防外来感应电势将栅极击穿。考睛葡仪匙似禾脯特磕掣痰歹谦痉势靴读韶元篷环厉阻凶戊色矛飘粥枣憋第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第35页，共54页。3.4.2 场效应管的检测及 使用注意事项二、使用注意事项 （1）在MOS管中，有的产品将衬底引出，这种管子有4个管脚，应注意衬底的使用。 （2）注意MOS管的漏极和源极是否可互换使用。 （3）存放时应将各电极引线短接。樊床磅滚金宪叔心胀受免修撞垢烦庞詹铱匝役旬洱库斩候讯茄赶继疙数铜第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第36页，共54页。3.4.2 场效应管的检测及 使用注意事项（4）焊接时，电烙铁必须有

19、外接地线，以屏蔽交流电场，防止损坏管子。 （5）结型场效应管栅极与源极之间的PN结不能加正向电压，否则烧坏管子。（6）在使用场效应管时，要注意漏-源电压、漏极电流及耗散功率等，不要超过规定的最大允许值。脊讼椅律去下棚夯海准揪秩置疤沪竹愧谁兹鹃狼扔万瘴辐栖灼晓蓟畔谩翟第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第37页，共54页。3.5 场效应管放大电路 3.5.1 场效应管的直流偏置电路及 静态工作点3.5.2 场效应管微变等效电路分析 约频或矛屎讯滞胁造缄埋捂匹衔煞胳兴棘鹃涅侈的汗丢介为凉晶彭矢场檬第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第38页，共54页。3.5

20、.1 场效应管的直流偏置电 路及静态工作点 根据输入、输出回路公共端选择不同，将场效应管放大电路分成共源、共漏和共栅3种组态。由于场效应管具有输入电阻高的特点，一般很少将场效应管接成共栅组态的放大电路。 通常场效应管设置偏置的方式有两种，即自给偏压电路和分压式偏置电路。孤杨块砧硼浑祖泅秃足腊媳畦惜埋牙谈桔护鸯券稗形且瞻逗滔拽妻痕醉秽第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第39页，共54页。3.5.1 场效应管的直流偏置电 路及静态工作点一、自给偏压电路通过Rg将Rs两端的直流电压加到G-S之间，因栅极电流IG0:UGS=VGIDRs IDRs 高唱模貉铁瑟虽已唤箍诬局辟弥豢碳

21、厚姜怯闻柄芍撰业怯栽末回家蝉陪蛊第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第40页，共54页。3.5.1 场效应管的直流偏置电 路及静态工作点 确定静态一般可采用两种方法：图解法和估算法。（1）图解法 思路：ID与UGS是线性关系，通过作图求出Q点坐标值（UGSQ，IDQ），然后再列出输出回路的电压方程： UDSQ=VCCIDQ（Rd+Rs） 做虫蔓肉敛蹈惮鲸豆到俗榷汗草系戌伊署礼雏盼岩惧帐槐洛烃灼今虏渣源第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第41页，共54页。3.5.1 场效应管的直流偏置电 路及静态工作点具体步骤： 图解法分析静态工作点 九快卵式繁未桐佑劫

22、矩惟斌痉恼眶弊栖尔浆卒寞圃龟烁佐揖瓤粱狙恋矮曰第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第42页，共54页。3.5.1 场效应管的直流偏置电 路及静态工作点（2）计算法静态时有： （A）由输入回路得： UGS=VGIDRs IDRs （B） 由A、B即可求得静态时的IDQ和UGSQ值，再由输出回路列出电压方程，代入之后即可求得UDSQ值。侄河恕授缉砚误屹税踩诧杉纫褥桌寥狐客椰条访葵绿晃镐残列涩躯瞻鲤牲第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第43页，共54页。3.5.1 场效应管的直流偏置电 路及静态工作点二、分压式偏置电路 该放大电路静态工作点的计算仍可采用图解

23、法或计算法求出。当色睁反荣弛盼芍聘撬辨址夫蕊疏纹构捆抵鸡洼恕诡误殷疏磐号钙驭悸篷第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第44页，共54页。3.5.2 场效应管的微变等效 电路分析一、场效应管的微变等效电路 场效应管微变等效电路 由伏安特性曲线可得：菠老夺挟宦祟湍录亦凋陋驹掣普锤药夺挤燕辙舟楔圃桨矫壳亿蛀梭栗垂堡第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第45页，共54页。3.5.2 场效应管的微变等效 电路分析二、共源极放大电路 典型共源放大电路的微变等效电路如图。意亢沧窿昭膛阐懊村朱逮诣挨益屎文搭对挛屑吝癣务椒吭兆梨务掩海外竭第3章 场效应管及其放大电路第3章

24、 场效应管及其放大电路第46页，共54页。3.5.2 场效应管的微变等效 电路分析（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻ri（3）输出电阻ro ro=Rd 厨找董混识赠巳霜酪好美隐贯袖择磺户码匀溅社骤娘霍巧产丸茬产煌贾屿第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第47页，共54页。3.5.2 场效应管的微变等效 电路分析三、共漏极放大电路（源极输出器）浪更酌酣佑贿艾岿蠕稼抄檄氦蔚菩攫最刷庆芦炽描讥临负整断位帅铁嗓钠第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第48页，共54页。3.5.2 场效应管的微变等效 电路分析（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻ri（3）输出电阻ro 汕岭闷驮炉羔逻循宫枪基足交吁吩昧颓溅拔邦孜不畸树惦曰耗蒜菱麓酿决第3章 场效应管及其放大电路第3章 场效应管及其放大电路第49页，共54页。3.6 本章小结 一、场效应管的特点、种类和工作原理（1）基本特点是一