模拟电子技术第3章 (2)课件

第3章场效应管及其应用3.1场效应管及其应用3.2场效应及其放大电路3.1场效应管

场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管两类。

3.1.1结型场效应管

1.结型场效应管的结构及工作原理1)基本结构及符号如图3.1(a)所示,在一块N型硅半导体两侧制作两个P型区域,形成两个PN结,把两个P型区相连后引出一个电极,称为栅极,用字母G(或g)表示。

图3.1结型场效应管结构与符号图结构;(b)N沟道结型场效应管符号;(c)P沟道结型场效应

图3.2N沟道结型场效应管工作原理

图3.3N沟道结型场效应管转移特性曲线

2)输出特性输出特性是指栅源电压uGS一定,漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系,即

在UGS(off)≤uGS≤0的范围内,漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为(3.2)(3.3)

3.1.2绝缘栅型场效应管

1.增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理1)结构及符号2)工作原理

图3.5增强型MOS管结构及符号图(a)N沟道结构图;(b)N沟道符号;(c)P沟道符号图3.6N沟道增强型MOS管工作原理

3)特性曲线（1）N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图3.7(a)所示。在uGS≥UGS（th）时,iD与uGS的关系可用下式表示:

(3.4)其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。（2）N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线如图3.7（b）所示。

2.耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理图3.8为N沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似,不同的是这种管子在制造时,就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。

图3.8耗尽型MOS管结构及符号图(a)N沟道结构图;（b）N沟道符号;（c）P沟道符号

图3.9N沟道耗尽型场效应管特性曲线（a）转移特性;（b）输出特性

在uGS≥UGS（off）时,iD与uGS的关系可用下式表示:(3.5)

2．检测及使用注意事项

1）检测

结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。（1）管脚的判别（2）质量判定2）注意事项（1）MOS管栅、源极之间的电阻很高,使得栅极的感应电荷不易泄放,因极间电容很小,故会造成电压过高使绝缘层击穿。（2）有些场效应晶体管将衬底引出,故有4个管脚,这种管子漏极与源极可互换使用。（3）使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。（4）在使用场效应管时,要注意漏源电压、漏源电流及耗散功率等,不要超过规定的最大允许值。

3.2场效应管及其放大电路

与三极管一样,根据输入、输出回路公共端选择不同,将场效应管放大电路分成共源、共漏和共栅三种组态。本节主要介绍常用的共源和共漏两种放大电路。

3.2.1共源放大电路

1.电路组成及直流偏置

由于栅极电阻上无直流电流,因而(3.7)(3.8)

图3.11分压偏置式共源放大电路

场效应管放大电路的静态工作点可用式（3.4）或式（3.5）与式（3.7）或式（3.8）联立求出UGSQ和IDQ,漏源电压UDSQ由下式求得:(3.9)

2.动态分析放大电路的动态参数可由微变等效电路求出。1）场效应管的微变等效电路

2）共源放大电路的微变等效电路（1）电压放大倍数:(3.10)（2）输入电阻:

(3.11)

（3）输出电阻:

(3.12)

图3.