场效应管放大电路解析课件

1、场效应管放大电路解析场效应管放大电路解析Step 1Step 3Step 2Title in hereMOS管Title in here场效应管放大电路Title in hereJEFT管 正确理解场效应管（结型与绝缘栅型）的工作原理，特性曲线、主要参数与使用方法。 掌握共源、共漏、放大电路的工作原理，会计算静态工作点。基本要求本章教学基本要求Step 1Step 3Step 2Title in her 5.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管5.1.1 N沟道增强MOSFET5.1.2 N沟道耗尽MOSFET5.1.3 P沟道MOSFET 5.1 金属-氧化物-半导体5.1.1 N沟道

2、增强MOS场效应管场效应管P沟道耗尽型P沟道P沟道N沟道增强型N沟道N沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：P沟道耗尽型P沟道P沟道N沟道增强型N沟道N沟道（耗尽型）FBJT双极型器件，两种载流子（电子和空穴） 都参与导电。BJT属于电流控制电流型器件。场效应管FET与三极管BJT对比：FET单极型器件，只有一种载流子（电子或空穴) 参与导电。FET属于电压控制电流型器件。BJT双极型器件，两种载流子（电子和空穴）场效应管FETN沟道增强型结构示意

3、图栅极G漏极D源极SP型硅衬底NNSiO2 5.1.1 N沟道增强型MOSFET1. 结构（N沟道）N沟道增强型结构示意图栅极G漏极D源极SP型硅衬底NNSiOB 衬底引线栅极G漏极D源极SP型硅衬底NNSiO2 5.1.1 N沟道增强型MOSFET1. 结构（N沟道）B 衬底引线栅极G漏极D源极SP型硅衬底NNSiO2 5.BGDSP型硅衬底NNFET属于电压控制电流型器件。vGS对iD的控制作用，vDS对iD的影响作用。vGS的控制作用 D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零。 无导电沟道(1)vGS =0iD=0 5.1.1 N沟道增强型MOS

4、FET2. 工作原理BGDSP型硅衬底NNFET属于电压控制电流型器件。vGBGDSP型硅衬底NN(2)vGS VT反型层N型感生沟道iD 产生导电沟道 当D、S加上正向电压后可产生漏极电流ID 。 vGS的控制作用 5.1.1 N沟道增强型MOSFET2. 工作原理BGDSP型硅衬底NN(2)vGS VT反型层iD 产由上述讨论可知:FET单极型器件，只有一种载流子（电子或空穴）参与导电。FET电压控制电流型器件。vGS iD 有无导电沟道符号 5.1.1 N沟道增强型MOSFET由上述讨论可知:FET单极型器件，只有一种载流子（电子或BGDSP型硅衬底NNiD迅速增大当vGS一定（VGS

5、VT ）时,vDSiD沟道电位梯度靠近漏极d处的电位升高电场强度减小，沟道呈楔形vDS的影响作用（ vGS VT ） 5.1.1 N沟道增强型MOSFET2. 工作原理BGDSP型硅衬底NNiD当vGS一定（VGS VT ）时BGDSP型硅衬底NNiD vDS增加到使vGD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。在预夹断处： VGD=VGS-VDS =VT VDS = VGS- VTvDS的影响作用（ vGS VT ） 5.1.1 N沟道增强型MOSFET2. 工作原理BGDSP型硅衬底NNiD vDS增加到使vGD=VTVDS = VGS- VTBGDSP型硅衬底NNiD预夹断后，vDS夹断区延

6、长沟道电阻iD基本不变饱和区可变电阻区VDS VGS- VT vDS的影响作用（ vGS VT ） 5.1.1 N沟道增强型MOSFET2. 工作原理VDS = VGS- VTBGDSP型硅衬底NNiD预夹断后vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时给定一个vGS ，就有一条不同的 iD vDS 曲线。BGDSP型硅衬底NNiD可变电阻区饱和区（放大区）截止区 5.1.1 N沟道增强型MOSFET2. 工作原理vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时给定一个v3. V-I 特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程 截止区 （ vGSVT） 导电沟道尚未形成，i

7、D0，为截止工作状态。无导电沟道 5.1.1 N沟道增强型MOSFET3. V-I 特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信 可变电阻区: vDS（vGSVT）vDS较小，可近似为: rdso是一个受vGS控制的可变电阻 有沟道，未夹断3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 可变电阻区: vDS（vGSVT）vDS较小，可近似 饱和区： vDS（vGSVT）（恒流区、放大区）3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 饱和区： vDS（vGSVT）3. V-I 特性曲（2）转移特性VT-开启电压3. V-I 特性曲线及

8、大信号特性方程 5.1.1 N沟道增强型MOSFET（2）转移特性VT-开启电压3. V-I 特性曲线若在绝缘层中掺入大量的正离子，对场效应管的导电性能有何影响？1. 结构和工作原理（N沟道）BGDSP型硅衬底NN+ + + + + + + + + +可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流。 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET若在绝缘层中掺入大量的正离子，对场效应管的导电性能有何影响？2. V-I 特性曲线及大信号特性方程 VP-夹断电压 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET2. V-I 特性曲线及大信号特性方程 VP-P沟道增强型和耗尽型MOSFET的电路符号？P沟道增强型P沟道耗

9、尽型 5.1.3 P沟道MOSFETP沟道增强型和耗尽型MOSFET的电路符号？P沟道增强型P沟（1）简单的共源极放大电路（N沟道）直流通路共源极放大电路 5.2.1 MOSFET放大电路1. 直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）直流通路共源极放大电路 假设工作在饱和区，即：验证是否满足若VGS VT ，则工作在截止区再假设工作在可变电阻区即（1）简单的共源极放大电路（N沟道） 5.2.1 MOSFET放大电路1. 直流偏置及静态工作点的计算假设工作在饱和区，即：验证是否满足若VGS VT ，则工假设工作在饱和区:满足假设成立，结果即为所求。解：例：设Rg1=60k，

10、Rg2=40k，Rd=15k， VDD=5V， VT=1V， 试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ 。假设工作在饱和区:满足假设成立，结果即为所求。解：例：设Rg3. 小信号模型分析0时=0时（1）模型 5.2.1 MOSFET放大电路3. 小信号模型分析0时=0时（1）模型 5.2.1解：直流分析已求得： （2）放大电路分析 （例5.2.5）求放大电路的动态性能。s3. 小信号模型分析 5.2.1 MOSFET放大电路解：直流分析已求得： （2）放大电路分析s3. 小信号模型分s（2）放大电路分析3. 小信号模型分析 5.2.1 MOSFET放大电路s（2）放大电路分析3. 小信

11、号模型分析 5.2.1 M5.3 结型场效应管5.3.1 JFET的结构和工作原理5.3.2 JFET的特性曲线及参数 5.3 结型场效应管5.3.1 JFET的结构和工作原理5N沟道JFET结构示意图N型硅衬底PP漏极D源极S栅极G栅极G 5.3.1 JFET的结构和工作原理1. 结构（N沟道）N沟道JFET结构示意图N型硅衬底PP漏极D源极S栅极G栅极N型硅衬底N沟道JFET结构示意图PP漏极D源极S栅极G栅极G电路符号 5.3.1 JFET的结构和工作原理1. 结构（N沟道）N型硅衬底N沟道JFET结构示意图PP漏极D源极S栅极G栅极N型硅衬底漏极D源极S vGS对沟道的控制作用当vGS

12、0时:PN结反偏耗尽层加厚沟道变窄 vGS继续减小，沟道继续变窄。栅极G栅极GPPP 5.3.1 JFET的结构和工作原理2. 工作原理（N沟道）N型硅衬底漏极D源极S vGS对沟道的控制作用当vGS0N型硅衬底漏极D源极S栅极G栅极GPPP 当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称为夹断电压VP 。对于N沟道的JFET: VP 0 vGS对沟道的控制作用 5.3.1 JFET的结构和工作原理2. 工作原理（N沟道）N型硅衬底漏极D源极S栅极G栅极GPPP 当沟道夹当vGS=0时，vDSID 当vGD=VP 时，出现预夹断。vDS 夹断区延长沟道电阻ID基本不变N型硅衬底漏极D源极S栅极G栅极GPPP vGS对沟道的控制作用 5.3.1 JFET的结构和工作原理2. 工作原理（N沟道）当vGS=0时，vDSID 当vGD=VP 时，2. 转移特性 1. 输出特性 5.3.2 JFET的特性曲线及参