场效应管放大电路18002课件

教学内容：本章首先介绍了各类场效应管的结构、工作原理、特性曲线及参数，然后介绍场效应管放大电路和各种放大器件电路性能的比较。第四章场效应管放大电路

教学要求：本章需要重点掌握场效应管的模型与特性，场效应管基本法大电路静态工作点的确定和输入电阻、输出电阻、电压放大倍数得计算。

场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。根据结构的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)。每一类又有N沟道和P沟道两种类型。MOSFET简称MOS管，每一类又可分成增强型和耗尽型。4.1.1JFET的结构和工作原理1.结构JFET的结构如图所示，在一块N型半导体材料两边扩散高浓度的P型区，形成两个PN结。其电极分别为栅极g,源极s,漏极d。

2.工作原理N沟道JFET工作时，在栅极与源极间需加一负电压(VGS<0),使栅极、沟道间的PN结反偏，栅极电流iG≈0,场效应管呈现高达107以上的输入电阻。在漏极与源极间加一正电压(VDS>0)使N沟道中的多数载流子(电子)在电场作用下由源极向漏极运动，形成电流iD。

(1)VGS对iD的控制作用改变VGS的大小，可以有效的控制沟道电阻的大小。若在漏源极间加上固定的正向电压VDS,则由漏极流向源极的电流iD将受VGS的控制，|VGS|增大时，沟道电阻增大，iD将减小。

之间的电位差是不相等的，离源极愈远，电位差越大，加到该处PN结的反向电压也越大,耗尽层越向N型半导体中心扩展，使靠近漏极处的导电沟道比靠近源极要窄，导电沟道呈楔形，所以增加VDS,又产生了阻碍漏极电流iD提高的因素。但在VDS较小时，这个因素是次要的，故iD随VDS升高几乎成正比的增大。

当VDS继续增加，使漏栅间的电位差加大时，靠近漏断电位差最大，耗尽层也最宽。当耗尽层在A点相遇时，称为预夹断，此时，A点耗尽层两边的电位差用夹断电压VP来描述。具体变化如图所示。而:VP=VGD=VGS-VDSVGS=0,VDS=0时VGS=0,VDS<|VP|时VGS=0,VDS=|VP|时VGS=0,VDS>|VP|时

4.1.2JEFT的特性曲线及参数1.输出特性(见例题)iD=f(VDS)|vGS=常数

如图中，管子的工作情况可分为三个区域：可变电阻区、饱和区(恒流区)、击穿区。此外，当VGS<VP,iD=0时称为截止区(图中未画出)。VDS/VIDSSiD/

mAVGS=0预夹断0|Vp|V(BR)DSVDS/ViD/

mA0.20.40.60.804812162010预夹断点预夹断轨迹vGD=vGS-vDS=VpvGS=0v-0.4-0.8ABⅡ区Ⅰ区Ⅲ区N沟道JEFT的输出特性(a)VGS=0时(b)栅源电压VGS改变时

2.转移特性iD=f(VGS)|vDS=常数实验表明，在饱和区内,iD随VGS的增加(负数减少)近似按平方律上升，因而有：

(当VPVGS0时)3.主要参数(见例题)(1)夹断电压VP：令VDS为某一固定值，使iD等于一个微小的电流时，栅源之间所加的电压。(6)最大耗散功率PDM:PDM=VDSiD(7)低频互导(跨导)gm:在VDS等于常数时，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压的微变量之比。即:

(8)输出电阻rd:4.2金属-氧化物-半导体场效应管

MOSFET是利用半导体表面的电场效应进行工作的，也称为表面场效应器件。MOS管也有N沟道和P沟道两类，其中每一类又分为增强型和耗尽型。(见例题)增强型:是VGS=0时，没有导电沟道，iD=0。耗尽型:是VGS=0时，存在导电沟道，iD0。

4.2.1N沟道增强型MOSFET1.结构N沟道增强型MOSFET的结构和符号如图所示，其三个电极分别为：栅极g、源极s和漏极d。3.特性曲线与JEFT一样，同样可分为：可变电阻区、恒流区和击穿区。在恒流区内，N沟道增强型MOSFET的iD可近似的表示为：

(VGS>VT)

式中Do是VGS=2VT时的iD值。

4.参数与JFET不同的