模拟电子技术第5章课件

5场效应管放大电路5.1金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管5.3结型场效应管（JFET）*5.4砷化镓金属-半导体场效应管5.5各种放大器件电路性能比较5.2MOSFET放大电路1、MOSFET、JFET的分类及伏安关系2、MOSFET放大电路的原理及小信号分析法3、JFET放大电路的原理及小信号分析法4、场效应管应用注意事项重点：

场效应三极管是仅由一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。

从场效应三极管的结构来划分，它有两大类。1.结型场效应三极管JFET

(JunctiontypeFieldEffectTransistor)2.金属氧化物半导体三极管MOSFET

（MetalOxideSemiconductorFET）(MOSFET也称绝缘栅型场效应三极管IGFET)（InsulatedGateFieldEffectTransistor)5.1金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管5.1.1N沟道增强型MOSFET5.1.5MOSFET的主要参数5.1.2N沟道耗尽型MOSFET5.1.3P沟道MOSFET5.1.4沟道长度调制效应5.1.1N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>L5.1.1N沟道增强型MOSFET剖面图1.结构（N沟道）符号2.工作原理（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，vDSID沟道电位梯度整个沟道呈楔形分布预夹断后，vDS夹断区延长沟道电阻ID基本不变2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用2.工作原理（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。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②可变电阻区

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/V23.

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③饱和区（恒流区又称放大区）vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT时的iDV-I特性：5.1.2N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5.1.2N沟道耗尽型MOSFET2.V-I特性曲线及大信号特性方程

（N沟道增强型）5.1.3P沟道MOSFET5.1.5MOSFET的主要参数2.低频互导gm

二、交流参数考虑到则其中5.1.5MOSFET的主要参数三、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

(1)、结型场效管的栅源电压不能接反，否则PN结会因正向偏置而使管子失去放大作用；(2)、结型场效管的漏极和源极可以互换使用；(3)、在输入电阻要求较高时，须防潮，以免使输入电阻减小。

四场效管应用时注意事项

B、MOS管应用时：(1)、MOS管的输入电阻很高，致使栅极的感应电荷不易泄放，极易造成管子击穿，所以存放时，将三个电极引线短接；(2)、MOS管的栅极与衬底间的绝缘层很薄，即使几伏的感应电压也会产生很高的电场强度，以致击穿绝缘层，因此包装、运输、焊接时要特别小心，断电操作。(3)、MOS管的漏极和源极可以互换使用，但当管子内部将体极与源极连在一起时，则漏源两极不能对换使用。A、JFET管应用时：5.2.1MOSFET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5.2.1MOSFET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）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，5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算静态时，vI＝0，VG＝0，ID＝I电流源偏置VS＝VG－VGS（饱和区）5.2.1MOSFET放大电路2.图解分析由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同5.2.1MOSFET放大电路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，5.2.1MOSFET放大电路3.小信号模型分析（1）模型0时高频小信号模型解：例5.2.2的直流分析已求得：（2）放大电路分析（共源极）s（A）小信号模型（2）放大电路分析（共源极）s（B）Av,Ri,Ro计算（2）放大电路分析（共漏极）共漏（A）小信号模型及Av计算（2）放大电路分析（共漏极）（B）Ri及Ro计算5.3结型场效应管5.3.1JFET的结构和工作原理5.3.2JFET的特性曲线及参数5.3.3JFET放大电路的小信号模型分析法5.3.1JFET的结构和工作原理1.结构#

符号中的箭头方向表示什么？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。2.工作原理（以N沟道JFET为例）②vDS对沟道的控制作用当vGS=0时，vDSIDG、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2.工作原理（以N沟道JFET为例）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综上分析可知沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，

所以场效应管也称为单极型三极管。JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。#

为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？

JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因

此iG0，输入电阻很高。5.3.2JFET的特性曲线及参数2.转移特性1.输出特性与MOSFET类似3.主要参数5.3.2JFET的特性曲线及参数