模拟电子技术第四章 场效应管放大电路

第四章场效应管放大电路

模拟电子线路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，没有导电沟道模拟电子线路一、N沟道增强型MOSFET1、结构（N沟道）L：沟道长度W：沟道宽度tox

：绝缘层厚度通常W>L§4.1金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管模拟电子线路剖面图符号模拟电子线路2、工作原理（1）vGS对沟道的控制作用当vGS≤0时无导电沟道，

d、s间加电压时，也无电流产生。当0<vGS

<VT时产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。当vGS

>VT时在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。

vGS越大，导电沟道越厚VT称为开启电压模拟电子线路（2）vDS对沟道的控制作用靠近漏极d处的电位升高电场强度减小沟道变薄当vGS一定（vGS

>VT）时，vDS较小ID沟道电位梯度整个沟道呈楔形分布模拟电子线路当vGS一定（vGS

>VT）时，vDSID沟道电位梯度当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模拟电子线路预夹断后，vDS夹断区延长沟道电阻ID基本不变模拟电子线路（3）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。模拟电子线路3、

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①截止区当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。模拟电子线路②可变电阻区

vDS≤（vGS－VT）由于vDS较小，可近似为rdso是一个受vGS控制的可变电阻模拟电子线路n：反型层中电子迁移率Cox：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容本征电导因子其中Kn为电导常数，单位：mA/V2模拟电子线路③饱和区（恒流区又称放大区）vGS

>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT时的iD

V-I特性：模拟电子线路（2）转移特性模拟电子线路二、N沟道耗尽型MOSFET1、结构和工作原理（N沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流模拟电子线路2、V-I特性曲线及大信号特性方程

（N沟道增强型）模拟电子线路三、P沟道MOSFET模拟电子线路四、沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的L的单位为m当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。

修正后模拟电子线路五、MOSFET的主要参数直流参数1.开启电压VT

（增强型参数）2.夹断电压VP

（耗尽型参数）3.饱和漏电流IDSS

（耗尽型参数）4.直流输入电阻RGS

（109Ω～1015Ω）模拟电子线路2.低频互导gm

考虑到则其中NMOS增强型交流参数

1.输出电阻rds

当不考虑沟道调制效应时，＝0，rds→∞模拟电子线路极限参数1.最大漏极电流IDM

2.最大耗散功率PDM

3.最大漏源电压V（BR）DS

4.最大栅源电压V（BR）GS

模拟电子线路一、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§4.2MOSFET放大电路模拟电子线路假设工作在饱和区，即验证是否满足如果不满足，则说明假设错误须满足VGS>VT

，否则工作在截止区再假设工作在可变电阻区即模拟电子线路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，Rg2=40k，Rd=15k，试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，模拟电子线路（2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路饱和区需要验证是否满足模拟电子线路静态时，vI＝0，VG＝0，ID＝I电流源偏置VS＝VG－VGS（饱和区）模拟电子线路2、图解分析由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同模拟电子线路3、小信号模型分析（1）模型静态值（直流）动态值（交流）非线性失真项当，vgs<<2(VGSQ-VT)时，模拟电子线路

0时高频小信号模型=0时模拟电子线路解：例5.2.2的直流分析已求得：（2）放大电路分析（例5.2.5）s模拟电子线路（2）放大电路分析（例5.2.5）s模拟电子线路（2）放大电路分析（例5.2.6）共漏模拟电子线路模拟电子线路一、JFET的结构和工作原理1、结构

§4.3结型场效应管模拟电子线路2、工作原理①vGS对沟道的控制作用当vGS＜0时（以N沟道JFET为例）当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称为夹断电压VP

（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP<0。PN结反偏耗尽层加厚沟道变窄。vGS继续减小，沟道继续变窄。模拟电子线路②vDS对沟道的控制作用当vGS=0时，vDSID

G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当vDS增加到使vGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时vDS

夹断区延长沟道电阻ID基本不变模拟电子线路③

vGS和vDS同时作用时当VP<vGS<0时，导电沟道更容易夹断，对于同样的vDS

，

ID的值比vGS=0时的值要小。在预夹断处vGD=vGS-vDS

=VP模拟电子线路二、JFET的特性曲线及参数2、转移特性1、输出特性模拟电子线路与MOSFET类似3、主要参数模拟电子线路§4.5各