场效应三极管及其应用

1、场效应三极管及其应用第1页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二场效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种:N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型第2页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二 MOS绝缘栅场效应管（N沟道）（1） 结构PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝N导电沟道未预留 N沟道增强型预留 N沟道耗尽型第3页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二PNNGSDN沟道增强型（2）符号N沟道耗尽型GSD栅极漏极源极GSD第4页，共22页，2022年

2、，5月20日，11点34分，星期二N沟道MOS管的特性曲线IDmAVUDSUGS 实验线路(共源极接法)GSDRDPNNGSD第5页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二NMOS场效应管转移特性N沟道耗尽型（UGS=0时，有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夹断电压UGS有正有负N沟道增强型（UGS=0时，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）开启电压UGS全正第6页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二UGS=3VU DS （V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V开启电压UGS（th）=1V固定一个U DS，

3、画出ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线增强型NMOS场效应管输出特性曲线第7页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二增强型NMOS场效应管转移特性N沟道增强型（UGS=0时，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）开启电压UGS全正第8页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二耗尽型NMOS场效应管输出特性曲线UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夹断电压UP=-2V固定一个U DS，画出ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线第9页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，

4、星期二耗尽型NMOS场效应管转移特性N沟道耗尽型（UGS=0时，有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夹断电压UGS有正有负第10页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二跨导gmUGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V= ID / UGS =（3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V UGS ID夹断区可变电阻区恒流区第11页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二场效应管的微变等效电路输入回路：开路输出回路：交流压控恒流源，电流GSDGSD+-第12页，共22页，2022年，5月20日，1

5、1点34分，星期二 场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。 场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体管的发射极、集电极、基极。 场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构上也相类似。 场效应管放大电路第13页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二 场效应管放大电路组成原则与分析方法(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区 (2).动态: 能为交流信号提供通路组成原则静态分析：估算法、图解法。动态分析：微变等效电路法。分析方法 （与双极型晶体管放大电路一样）第14

6、页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二1.自给偏压式偏置电路场效应管放大电路例举 栅源电压UGS是由场效应管自身的电流提供的，故称自给偏压。UGS = RSIS = RSID+UDD RSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS +_UGST为N沟道耗尽型场效应管 增强型MOS管因UGS=0时， ID 0，故不能采用自给偏压式电路。第15页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二+UDD RSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS +_UGS估算法：UGS = RSID将已知的UGS(off)、IDSS代入上两式，解出UGS、ID; 由 UDS=

7、UDD ID(RD+ RS) 解出UDS列出静态时的关系式 对增强型MOS管构成的放大电路需用图解法来确定静态值。第16页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二+UDD RSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS +_UGS例：已知UDD =20V、RD=3k、 RS=1k、 RG=500k、UGS(off)= 4V、IDSS=8mA，确定静态工作点。解：用估算法UGS = 1 IDUDS= 20 2（ 3 + 1 ）= 12 V列出关系式解出 UGS1 = 2V、UGS2 = 8V、ID1=2mA、ID2=8mA 因UGS2 UGS(off) 故舍去 ，所求静态解为U

8、GS = 2V ID=2mA、第17页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二2. 分压式偏置电路(1) 静态分析+UDD RSCSC2C1RG1RDRG2RG+RLuiuo估算法：将已知的UGS(off)、IDSS代入上两式，解出UGS、ID; 由 UDS= UDD ID(RD+ RS) 解出UDS列出静态时的关系式流过 RG 的电流为零第18页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二(2) 动态分析电压放大倍数RG1RDRG2RG+RL+SDGT交流通路输入电阻输出电阻 RG是为了提高输入电阻ri而设置的。第19页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二3.源极输出器+UDD RSC2C1RG1RG2RG+RLuiuo+RG1RSRG2RG+RL+SDGT+交流通路电压放大倍数特点与晶体管的射极输出器一样第20页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻： 场效应管可看作由栅源电压控制的可变电阻。U DS1V1.5VUGS=0.5V0ID/mA162012481216482V2.5V| UGS |愈大， RDS愈大。第21页，共22页，2022年，5月20日，11点34分，星期二场效应管放