第3章：场效应管及其放大电路课件

第三章场效应管及其放大电路3.1结型场效应管3.2绝缘栅型场效应管3.3场效应管放大电路第三章场效应管及其放大电路3.1结型场效应管1半导体三极管(场效应管）图片半导体三极管(场效应管）图片2半导体三极管图片半导体三极管图片33.1结型场效应管场效应管称为单极型三极管，只有一种载流子参与导电。前面讲述的晶体管是双极型三极管，有两种载流子参与导电。3.1结型场效应管场效应管称为单极型三极管，只有一种载流子4N基底

：N型半导体PP两边是P区G(栅极)S源极D漏极（1）、结构1、结型场效应管结构和类型:导电沟道N基底：N型半导体PP两边是P区G(栅极)S源极D漏极（15NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGSDGS（2）、分类NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGSDGS（6PNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGSPNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGS72、工作原理（1）UDS=0时，改变UGS2、工作原理（1）UDS=0时，改变UGS8UDD=0，UGS=0此时导电沟道最宽UDD=0，UGS=0此时导电沟道最宽9UDD=0，UGS加负电压此时导电沟道随UGS所加负压的增大而变窄UDD=0，UGS加负电压此时导电沟道随UGS所加负压的增大10UDD=0，UGS加负电压小于UGS（off）时此时导电沟道完全被夹断UDD=0，UGS加负电压小于UGS（off）时此时导电沟道11（2）UDS对导电沟道的影响当UGS加负电压，UDS增加时，可以知道耗尽层形状不规则导电沟道上端的耗尽层比下端的要宽当UDS增加时，上端的要先预夹断，预夹断之后，电流iD就不随UDS的增加而增加了。iDUDS继续增加时，夹断区域就越宽。（2）UDS对导电沟道的影响当UGS加负电压，UDS增加时，123、特性曲线（1）输出特性3、特性曲线（1）输出特性13（2）转移特性（2）转移特性144、结型场效应管的主要参数（1）直流参数夹断电压UGS（off）漏极饱和电流IDSS直流输入电阻RGS4、结型场效应管的主要参数（1）直流参数15（2）交流参数跨导gm极间电容（3）极限参数漏极最大允许耗散功率最大漏极电流栅源击穿电压漏源击穿电压（2）交流参数163.2绝缘删型场效应管1、分类N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型MOS3.2绝缘删型场效应管1、分类N沟道P沟道增强型耗尽型增172、工作原理PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝GSDN沟道增强型MOS=MetalOxideSemiconductor2、工作原理PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝18PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接19PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>UGS（th））感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子UGS（th）称为阈值电压PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>20UGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGSUGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大21PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区22PNNGSDUDSUGS夹断后，即使UDS继续增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=UGS（th）时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。PNNGSDUDSUGS夹断后，即使UDS继续增加，ID233、增强型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线0IDUGSUGS（th）3、增强型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线0IDUGSU24输出特性曲线输出特性曲线254、耗尽型MOS管4、耗尽型MOS管26转移特性曲线0IDUGSVT转移特性曲线0IDUGSVT27输出特性曲线IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0输出特性曲线IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0285、双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管场效应三极管结构NPN型结型耗尽型N沟道P沟道 PNP型绝缘栅增强型N沟道P沟道绝缘栅耗尽型N沟道P沟道C与E一般不可倒置使用D与S有的型号可倒置使用载流子多子扩散少子漂移多子漂移输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源CCCS(β)电压控制电流源VCCS(gm)5、双极型和场效应型三极管的比较29

双极型三极管场效应三极管噪声较大较小温度特性受温度影响较大较小，可有零温度系数点输入电阻几十到几千欧姆几兆欧姆以上静电影响不受静电影响易受静电影响集成工艺不易大规模集成适宜大规模和超大规模集成双极型三极管303.3场效应管放大电路(1)静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。

(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：3.3场效应管放大电路(1)静态：适当的静态工作点，使场31一、静态分析1、自给偏压（1）适用于结型和耗尽型场效应管（2）RG为几兆欧，IG=0，所以UG=0（3）UGS=UG-US=-ID*RS，即相当于UGS之间加负电压一、静态分析1、自给偏压（1）适用于结型和耗尽型场效应管（232结型场效应管的输出特性和转移特性结型场效应管的输出特性和转移特性33第3章：场效应管及其放大电路课件34（4）静态分析主要求解：IDQ，UGSQ，UDSQIDQ，UGSQUDSQ=VDD-IDQ(RS+RD)（4）静态分析主要求解：IDQ，UGSQ，UDSQIDQ，U352、分压式偏置（1）适合于各种类型场效应管。USQ=IDQ*RSUGSQ可能大于零，也可能小于零。如果大于零，则适合增强型场效应管，反之则适合耗尽型和结型。2、分压式偏置（1）适合于各种类型场效应管。USQ=IDQ*36第3章：场效应管及其放大电路课件37（2）静态分析IDQ,UGSQUDSQ=VDD-IDQ(RS+RD)（2）静态分析IDQ,UGSQUDSQ=VDD-IDQ(RS38例1已知ED=20V，RD=RS=10K，R1=200k，R2=51k，RG=1M，IDSS=4mA，UGS（off）=-4V。试估算静态工作点。解：ID1=0.64mA,UGS1=-2.4VID2=1mA,UGS2=-6V第2组解不合题意例1已知ED=20V，RD=RS=10K，R1=200k393.3.2场效应管的微变等效电路

3.3.2场效应管的微变等效电路

403.3.3场效应管放大电路1、共源极放大电路3.3.3场效应管放大电路1、共源极放大电路41第3章：场效应管及其放大电路课件42第3章：场效应管及其放大电路课件432、共漏极放大电路2、共漏极放大电路44第3章：场效应管及其放大电路课件453、共栅极放大电路3、共栅极放大电路46第3章：场效应管及其放大电路课件47第3章：场效应管及其放大电路课件48第三章场效应管及其放大电路3.1结型场效应管3.2绝缘栅型场效应管3.3场效应管放大电路第三章场效应管及其放大电路3.1结型场效应管49半导体三极管(场效应管）图片半导体三极管(场效应管）图片50半导体三极管图片半导体三极管图片513.1结型场效应管场效应管称为单极型三极管，只有一种载流子参与导电。前面讲述的晶体管是双极型三极管，有两种载流子参与导电。3.1结型场效应管场效应管称为单极型三极管，只有一种载流子52N基底

：N型半导体PP两边是P区G(栅极)S源极D漏极（1）、结构1、结型场效应管结构和类型:导电沟道N基底：N型半导体PP两边是P区G(栅极)S源极D漏极（153NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGSDGS（2）、分类NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGSDGS（54PNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGSPNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGS552、工作原理（1）UDS=0时，改变UGS2、工作原理（1）UDS=0时，改变UGS56UDD=0，UGS=0此时导电沟道最宽UDD=0，UGS=0此时导电沟道最宽57UDD=0，UGS加负电压此时导电沟道随UGS所加负压的增大而变窄UDD=0，UGS加负电压此时导电沟道随UGS所加负压的增大58UDD=0，UGS加负电压小于UGS（off）时此时导电沟道完全被夹断UDD=0，UGS加负电压小于UGS（off）时此时导电沟道59（2）UDS对导电沟道的影响当UGS加负电压，UDS增加时，可以知道耗尽层形状不规则导电沟道上端的耗尽层比下端的要宽当UDS增加时，上端的要先预夹断，预夹断之后，电流iD就不随UDS的增加而增加了。iDUDS继续增加时，夹断区域就越宽。（2）UDS对导电沟道的影响当UGS加负电压，UDS增加时，603、特性曲线（1）输出特性3、特性曲线（1）输出特性61（2）转移特性（2）转移特性624、结型场效应管的主要参数（1）直流参数夹断电压UGS（off）漏极饱和电流IDSS直流输入电阻RGS4、结型场效应管的主要参数（1）直流参数63（2）交流参数跨导gm极间电容（3）极限参数漏极最大允许耗散功率最大漏极电流栅源击穿电压漏源击穿电压（2）交流参数643.2绝缘删型场效应管1、分类N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型MOS3.2绝缘删型场效应管1、分类N沟道P沟道增强型耗尽型增652、工作原理PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝GSDN沟道增强型MOS=MetalOxideSemiconductor2、工作原理PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝66PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接67PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>UGS（th））感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子UGS（th）称为阈值电压PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>68UGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGSUGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大69PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区70PNNGSDUDSUGS夹断后，即使UDS继续增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=UGS（th）时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。PNNGSDUDSUGS夹断后，即使UDS继续增加，ID713、增强型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线0IDUGSUGS（th）3、增强型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线0IDUGSU72输出特性曲线输出特性曲线734、耗尽型MOS管4、耗尽型MOS管74转移特性曲线0IDUGSVT转移特性曲线0IDUGSVT75输出特性曲线IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0输出特性曲线IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>0765、双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管场效应三极管结构NPN型结型耗尽型N沟道P沟道 PNP型绝缘栅增强型N沟道P沟道绝缘栅耗尽型N沟道P沟道C与E一般不可倒置使用D与S有的型号可倒置使用载流子多子扩散少子漂移多子漂移输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源CCCS(β)电压控制电流源VCCS(gm)5、双极型和场效应型三极管的比较77

双极型三极管场效应三极管噪声较大较小温度特性受温度影响较大较小，可有零温度系数点输入电阻几十到几千欧姆几兆欧姆以上静电影响不受静电影响易受静电影响集成工艺不易大规模集成适宜大规模和超大规模集成双极型三极管783.3场效应管放大电路(1)静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。

(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：3.3场效应管放大电路(1)静态：适当的静态工作点，使场79一、静态分析1、自给偏压（1）适用于结型和耗尽型场效应管（2）RG为几兆欧，IG=0，所以UG=0（3）UGS=UG-US=-ID*RS，即相当于UGS之间加负电压一、静态分析1、自给偏压（1）适用于