场效应管放大器课件

1、关于场效应管放大器第1页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 3.1 结型场效应管（JFET）一、JFET的结构和工作原理1. 结构、符号gsd(b)图31P+sgdNNP+(a)源极漏极栅极第2页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四图32箭头表示PN结方向（PN）N+sgdPPN+(a)源极漏极栅极gsd(b)第3页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四2. 工作原理（以N沟道管为例） 令vDS=0，看耗尽层的变化即沟道的宽窄在g和s（PN结）间加一反偏vGG，即vGS为负值。| vGS|，耗尽层均匀增加，沟道均匀变窄，见图33。vGSP+

2、sgdNNP+图33第4页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四| vGS| ， vGS= VP。沟道被夹断。见图34。VP：夹断电压图34耗尽层vGSP+sgdNP+vDSg耗尽层iD0即使加vDS， iD亦为0。第5页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 令vGS=0，看iD和vDS的关系P+sgdNP+g耗尽层iD= 0图35 (a)a. vDS=0， iD=0 见(a)图第6页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四b. vDS，沟道电场强 度（以这为主） iD 但从源极到漏极，产生一个沿沟道的电位梯度，使加在PN结上的反偏由靠近源极的o

3、到vDS。因此靠漏极 耗尽层宽，靠源极耗尽层窄，沟道成楔形。见(b)图。P+sgdNP+g耗尽层iD迅速增大VDS图35 (b)第7页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四c. vDS ，两边耗尽层在A点相遇，称为预夹断，此时g点和A点间电压为VP。即 vGS vDS = VP见(c)图。（此后G与沟道中哪点电位差为VP。即某点PN结所加反偏为|VP|，哪点被夹断）P+sgdNP+g耗尽层iD趋于饱和VDS耗尽层A图35 (c)第8页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四d. vDS ，iD不变夹断长度（vDS不能控制iD）P+sgdNP+g耗尽层iD饱和VDS

4、耗尽层A图35 (d)第9页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 要使iD减少，须加负的vGS。vGS 越负， iD越小。体现了vGS对iD的控制作用。（vGS 产生的电场变化控制iD ，称为场效应管）P+sgdNP+g耗尽层iD饱和VDS耗尽层AvGS第10页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四3. JFET的特性曲线及参数 输出特性I区：可变电阻区。vGS越负，漏源间等效交流电阻越大。II区：饱和区（恒流区，线性放大区）III区：击穿区。vDS太大，加到G、D间PN结反偏太大，致使PN结雪崩击穿，管子不能正常工作，甚至烧毁。图360 4 81012 16

5、 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)第11页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 转移特性a. 讨论输入特性无意义b. 转移特性是在输出特性上描点而得。图37ABCVPvDS10(V)(a)0 4 81012 16 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)(b)vGS=0iD(mA)0.80.41.200.20.40.60.8vGS(V)IDSS第12页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四c. 在饱和区内，VP vGS 0时，

6、iD和vGS的关系是：IDSS：饱和漏电流第13页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四4. 主要参数 夹断电压VPvGS = 0时，即预夹断点处 vDS = VP测试时，令vDS =10V。iD=50A。此时的vGS =VP 饱和漏电流 IDSSvGS = 0时，vDS = 10V时的iD。第14页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 跨导gm是衡量vGS对iD控制作用的参数，也是表征管子放大能力的参数，其值约在0.1ms10ms内。转移特性曲线工作点上之斜率。估算 gm：vGS为Q点的直流值第15页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 输

7、出电阻 rd其值很大，几十几百K。第16页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四 3.2 绝缘栅场效应管（MOSFET）JFET输入电阻约106 109 。而绝缘栅FET输入电阻可高达1015 。一、N沟道增强型绝缘栅场效应管1. 结构符号第17页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四sgd衬底引线源极栅极漏极二氧化硅铝N+N+P型硅衬底(a)dgs衬底(b) g和s、d 均无电的接触， 叫绝缘栅； 箭头方向由P（衬底）指向N（沟道）； 虚线表明vGS = 0，沟道不存在。图38第18页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四2. 工作原理sgd二

8、氧化硅铝N+N+P图39 (a)VDD vGS=0，即使加vDS， 无沟道， iD=0，VDSds衬底总有一个PN结反偏；此时若s与衬底连，则D与衬底间PN结亦是反偏。见图(a)第19页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四vGS0，排斥空穴，吸引电子到半导体表面vGS到vGSVT，半导体表面形成N导电沟道，将源区和漏区连起来。VT：开启电压sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图39 (b)见图(b)第20页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图 39 (c)iD迅速增大加上VDSvGSVTvDS=0 iD=

9、0 vDS iD 沟道成楔形（vGS vDS VT）见图(c)vDS 靠d端被夹断（vGS vDS =VT）vDS 夹断区iD饱和（vGS vDS VT ，沟道形成，加vDS，才有iD。 输出特性也分三个区。0 4 8 12 16 201234IIIIIIvDS(V)iD(mA)5V4vGS=3V(a)vDS=10V0 2 4 61234vGS(V)iD(mA)(b)第24页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四归纳：vGSVT ，在半导体表面形成感生沟道，并控制它。vGS 沟道 iDvGS 沟道 iD 这就是vGS对iD的控制第25页，共50页，2022年，5月20日，5点4

10、2分，星期四二、耗尽型绝缘栅场效应管的特点（N沟道）1. 结构符号gds衬底(b)+ + + + + +sgd衬底引线N+N+N型沟道P(a)图311在绝缘层sio2里掺杂大量正离子第26页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四2. 工作原理vGS沟道 iD0存在有vDS就有iD0变宽 Rd ，忽略rd的影响。gsd+图317第38页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四2. 场效应管放大电路分析共源电路图 318Cb1C+RgdsT3DJ2Rg2+VCCCb2+Rg3Rg1Rd(a)gsdRd+Rg2Rg1Rg3(b) 第39页，共50页，2022年，5月20

11、日，5点42分，星期四 微变等效电路如(b)图Ri = Rg3 + Rg1 / Rg2Ro = Rd第40页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四例31 求下图的C1+RRg+VDDC2+RdRL第41页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四解：(1) 画简化微变等效电路gdRd+Rg+RLRs第42页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四(2)Ri = RgRo = Rd第43页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四例32 求共漏极电路的+VDDC1+RRgC2+RL第44页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四(1) 微变等效电路gd+Rg+RLRsRi = Rg第45页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四gd+Rg+sRs第46页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四例33 源极输出器电路如图所示。已知场效应管工作点上的互导gm=0.9mS，其它参数如图中所示。求放大倍数 、输入电阻Ri和输出电阻Ro。Cb1+RRg2+VDDCb2+300kRg3Rg1100k12k2M150.02+12V第47页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四解：第48页，共50页，2022年，5月20日，5点42分，星期四例34 一