模拟电子技术基础《场效应晶体管及其基本放大电路》完美版课件

场效应晶体管(FieldEffectTransistor，FET)是电压型(或电场型)控制器件，利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流，靠多数载流子导电，因而是单极型晶体管。FET具有输入电阻高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等优点，广泛应用于集成电路中。本章主要介绍FET的结构、工作原理，以及FET基本放大电路的分析方法。

本章简介3.1结型场效应晶体管3.3场效应晶体管放大电路3.2

绝缘栅型场效应晶体管3场效应晶体管及其放大电路模拟电子技术基础3.1.1JFET的结构和工作原理 1.结构

2.工作原理3.1.2N沟道结型场效应晶体管的特性曲线

1.输出特性

2.转移特性

本节内容3.1结型场效应晶体管

场效应晶体管概述

场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。g与s、d均无电接触uGS=0,导电沟道已存在uGS=0,无导电沟道存在导电沟道中多数载流子为电子导电沟道中多数载流子为空穴3.1.1JFET的结构和工作原理1.结构与符号导电沟道漏极源极栅极漏极源极栅极箭头方向表示栅-源极接正向偏置电压时，栅极电流的方向是由P指向N

3.1.1JFET的结构和工作原理2.工作原理(1)uDS=0,uGS对导电沟道的影响

导电沟道已在,耗尽层最窄,导电沟道最宽。|uGS|↑

耗尽层变宽,导电沟道变窄。导电沟道被夹断。夹断电压UGS(off):导电沟道刚好消失时栅-源极所加电压

uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？3.1.1JFET的结构和工作原理2.工作原理(2)0>uGS>UGS(off)（为恒定值）,uDS对iD的影响

uGD>UGS（off）沟道中没有任何一处被夹断，uDS增大，iD增大。uGD=UGS（off）沟道在d端被夹断——预夹断。uGD<UGS（off）夹断区向源极延伸,uDS增大,iD几乎不变,仅决定于uGS

。3.1.2结型场效应晶体管的特性曲线1.输出特性(1)可变电阻区

等效为受uGS控制的可变电阻(2)恒流区

iD几乎仅决定于uGS(3)夹断区

3.1.2结型场效应晶体管的特性曲线2.转移特性不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。

恒流区(uGS>UGS(off))饱和漏电流3.2

绝缘栅型场效应晶体管3.2.1增强型MOSFET 1.结构

2.工作原理

3.特性曲线与电流方程3.2.2耗尽型MOSFET

1.结构

2.工作原理

3.特性曲线与电流方程

本节内容3.2.1增强型MOSFET1.结构与符号漏极源极栅极高掺杂虚线表示uGS=0时，导电沟道未形成3.2.1增强型MOSFET2.工作原理（1）

导电沟道的形成（s与B相连，uDS=0)1）

uGS=0,iD=0，导电沟道未形成2)

uGS产生g→s垂直电场,吸引电子,排斥空穴,形成耗尽层.因

uGS

较小,导电沟道未形成,iD=0.3)uGS≥UGS(th)衬底表面形成反型层将两个N+区连通,导电沟道形成.开启电压3.2.1增强型MOSFET2.工作原理（2）

导电沟道形成后uDS对iD的影响（uGS>UGS(th))uGD>UGS（th）沟道中没有任何一处被夹断，uDS增大，iD增大。uGD=UGS（th）沟道在d端被夹断——预夹断。uGD<UGS（th）夹断区向源极延伸,uDS增大,iD几乎不变,仅决定于uGS

。3.2.1增强型MOSFET3.特性曲线与电流方程恒流区转移特性:3.2.2耗尽型MOSFET1.结构与符号实线表示uGS=0时，导电沟道已存在小到一定值才夹断加正离子3.2.2耗尽型MOSFET2.工作原理uGS≤UGS(off),沟道完全被夹断,iD=0——夹断区。当uGS＞UGS(off)

且为确定值,uDS对iD的影响:0<uDS<uGS-UGS(off)——可变电阻区;uDS=uGS-UGS(off)——预夹断;uDS>uGS-UGS(off)——恒流区,iD的趋于饱和,不随uDS而变.3.2.2耗尽型MOSFET3.特性曲线与电流方程

耗尽型MOS管在

uGS＞0、

uGS

＜0、

uGS

＝0时均可导通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。恒流区转移特性方程与JFET完全相同MOS管的特性总结：N沟道增强型MOS管N沟道耗尽型MOS管开启电压夹断电压P沟道增强型MOS管P沟道耗尽型MOS管PMOSFET外加的uDS必须是负值，增强型PMOSFET的开启电压也是负值。箭头向外表示实际的电流方向为流出漏极，与通常的假定正好相反

工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS＞0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS＜0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？3.2.3各种FET特性比较及使用注意事项3.2.4FET的主要参数及低频小信号等效电路模型1.主要参数直流参数：交流参数：

极限参数：3.2.4FET的主要参数及低频小信号等效电路模型2.低频小信号等效电路模型及参数求取3.3.1共源放大电路 1.自给偏压共源放大电路

2.分压式偏置共源放大电路3.3.2共漏放大电路

本节内容3.3

场效应晶体管放大电路场效应管放大电路概述设定合适的静态工作点BJT：发射极e、基极b、集电极c，共射CE、共集CC、共基CBFET：源极s、栅极g、漏极d，共源CS、共漏CD、共栅CG3.3.1共源放大电路1.自给偏压共源放大电路：由N-JFET构成（1）静态分析恒流区工作条件：和3.3.1共源放大电路1.自给偏压共源放大电路（2）动态分析【例3-1】

合理不合理3.3.1共源放大电路2.分压式偏置共源放大电路：由E-NMOSFET构成（1）静态分析3.3.1共源放大电路