第5章场效应管放大电路课件

场效应管的分类FET场效应管MOSFET(IGFET)绝缘栅型JFET结型增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道(耗尽型)P沟道N沟道耗尽型：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，没有导电沟道存在场效应管的分类FET场效应管MOSFET绝缘栅型JFET结型15.1金属—氧化物—半导体（MOS）场效应管5.1.1N沟道增强型MOSFET5.1.2N沟道耗尽型MOSFET5.1.3P沟道MOSFET5.1.4沟道长度调制效应5.1.5MOSFET的主要参数5.1金属—氧化物—半导体（MOS）场效应管5.1.1N25.1.1N沟道增强型MOSFET1、结构（N沟道）漏极d源极s栅极g沟道L：沟道长度LWW：沟道宽度通常

W>L：绝缘层厚度5.1.1N沟道增强型MOSFET1、结构（N沟道）漏极d3剖面图电路符号1、结构（N沟道）剖面图电路符号1、结构（N沟道）42、工作原理（1）对沟道的控制作用☆当时，d、s间加电压时，无电流产生无导电沟道☆当时，产生电场●当时未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。2、工作原理（1）对沟道的控制作用☆当5●当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。称为开启电压越大，导电沟道越厚导电沟道相当于电阻将D—S连接起来，越大此电阻越小。●当时在电场作用下产生导电沟道，6（2）对沟道的控制作用当一定（）时，靠近漏极d处的电位升高电场强度减小沟道变薄问题：电流是否会随着的增加线性增长？整个沟道呈楔形分布沟道电位梯度（2）对沟道的控制作用当一定（7当增加到使时，在紧靠漏极处出现预夹断。在预夹断处：预夹断后，夹断区延长

沟道电阻

基本不变。当增加到使时，8（3）和同时作用一定，变化时，给定一个，就有一条不同的曲线。（3）和同时作用一定，变化时，给定9以上分析可知■沟道中只有一种载流子参与导电，所以场效应管也称为单级型三极管。■MOSFET的栅极是绝缘的，所以，输入电阻很高。■MOSFET是电压控制电流器件（VCCS），受控制。■只有当时，增强型MOSFET的d、s间才能导通。■预夹断前与呈近似线性关系；夹断后，趋于饱和。MOSFET与BJT有什么不同？（1）MOSFET只有一种载流子参与导电，而BJT有两种载流子参与导电（2）MOSFET比BJT输入电阻大（3）MOSFET是VCCS,BJT是CCCS以上分析可知■沟道中只有一种载流子参与导电，所以场效应管也103、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截止区当时，导电沟道尚未形成，为截止工作状态。无导电沟道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11②可变电阻区其中：为反型层中电子迁移率：栅极氧化层单位面积电容本征电导因子为电导常数，单位：有导电沟道且沟道未被夹断由于较小，可近似为是一个受控制的可变电阻。②可变电阻区其中：为反型层中电子迁移率：栅极氧化层单位面积电12③饱和区(恒流区又称为放大区)，且问题：此时场效应管的V—I特性方程是怎样的？V—I特性：是时的导电沟道被夹断后③饱和区(恒流区又称为放大区)，且问题：此时场效应管的V—I13（2）转移特性问题：为什么不考虑输入特性？ABCDEF（2）转移特性问题：为什么不考虑输入特性？ABCDEF145.1.2N沟道耗尽型MOSFET1、结构(N沟道)二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子5.1.2N沟道耗尽型MOSFET1、结构(N沟道)二氧化15●当时，沟道变宽●当时，沟道变窄●当时，沟道被夹断结论：可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流2工作原理（N沟道）称为夹断电压●当时，沟道变宽●当162、V—I特性曲线及大信号特性方程（N沟道增强型）为零栅压的漏极电流，称为饱和漏极电流（N沟道耗尽型）2、V—I特性曲线及大信号特性方程（N沟道增强型）为零栅压的175.1.3P沟道MOSFET＃衬底是什么类型的半导体材料？＃哪个符号是增强型的？＃在增强型的P沟道MOSFET中，应加什么极性的电压才能工作在饱和区（线性放大区）？问题：5.1.3P沟道MOSFET＃衬底是什么类型的半导体材料185.1.4沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的修正后L的单位为当不考虑沟道调制效应时，曲线是平坦的。5.1.4沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的修195.1.5MOSFET的主要参数一、直流参数1.开启电压（增强型参数）2.夹断电压（耗尽型参数）4.直流输入电阻（）二、交流参数1.输出电阻NMOS增强型3.饱和漏电流（耗尽型参数）当不考虑沟道调制效应时，5.1.5MOSFET的主要参数一、直流参数1.开启电压202.低频互导考虑到则2.低频互导考虑到则21三、极限参数1.最大漏极电流3.最大漏源电压2.最大耗散功率4.最大栅源电压三、极限参数1.最大漏极电流3.最大漏源电压2.最大耗散功率22组成原则：（1）静态：合适的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。（2）动态：能为交流信号提供通路。分析方法：静态分析：估算法、图解法动态分析：图解法、微变等效电路法5.2MOSFET放大电路组成原则：（1）静态：合适的静态工作点，使场效应管工作在（2235.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算2.图解分析3.小信号模型分析*5.2.2带PMOS负载的NMOS放大电路（CMOS共源放大电路）5.2.1MOSFET放大电路5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的24FET放大电路的三种组态：共源极放大电路：输入在栅极，输出在漏极共漏极放大电路：输入在栅极，输出在源极共栅极放大电路：输入在源极，输出在漏极5.2.1MOSFET放大电路FET放大电路的三种组态：共源极放大电路：输入在栅极，输出在25(1)简单的共源极放大电路（N沟道）1.直流偏置及静态工作点的计算(2)带源极电阻的NMOS共源极放大电路(3)电流源偏置的NMOS共源极放大电路问题：场效应管的静态点由哪些参数决定？(1)简单的共源极放大电路（N沟道）1.直流偏置及静态工作26(1)简单的共源极放大电路（N沟道）共源极放大电路问题：如何画直流通路和交流通路？直流通路(1)简单的共源极放大电路（N沟道）共源极放大电路问题：如何27共源极放大电路直流通路求Q点须满足，否则工作在截至区假设工作在饱和区，即验证是否满足如果不满足，则说明假设错误再假设工作在可变电阻区，即共源极放大电路直流通路求Q点须满足28例：试计算电路的静态工作点。解：假设工作在饱和区，即满足假设成立，结果即为所求。例：试计算电路的静态工作点。解：假设工作在饱和区，即满足29(2)带源极电阻的NMOS共源极放大电路求Q点需要验证是否满足饱和区(2)带源极电阻的NMOS共源极放大电路求Q点需要验证是否满30(3)电流源偏置的NMOS共源极放大电路电流源偏置静态时，求Q点饱和区有：(3)电流源偏置的NMOS共源极放大电路电流源偏置静态时，求312.图解分析（交流分析)由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同QQ2.图解分析（交流分析)由于负载开路，交流负载线与直流负载323.小信号模型分析（1）模型（微变等效电路）（2）放大电路分析共源极放大电路3.小信号模型分析（1）模型（微变等效电路）（2）放大电路333.小信号模型分析互导漏极输出电阻3.小信号模型分析互导漏极输出电阻34很大，可忽略低频小信号模型共源极放大电路高频小信号模型（1）模型（微变等效电路）很大，可忽略低频小信号模型共源极放大电路高频小信号模型（1）35第5章场效应管放大电路课件36第5章场效应管放大电路课件37第5章场效应管放大电路课件38场效应管放大电路小结：（1）场效应管放大器输入电阻大（2）场效应管共源放大器（漏极输出）输入输出反相，电压放大倍数大于1，（3）场效应管共漏极放大器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小场效应管放大电路小结：（1）场效应管放大器输入电阻大（2）场39例：设求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。（1）估算各级静态工作点：例：设求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。（1）估算各级40（2）动态分析（2）动态分析41第一步：计算第二级的输入电阻第二步：计算各级电压放大倍数第三步：计算输入电阻、输出电阻第四步：计算总电压放大倍数第一步：计算第二级的输入电阻第二步：计算各级电压放大倍数42饱和区设静态时求Vo解：（1）先求假设工作在饱和区有：饱和区设静态时求Vo解：（1）先求假设工作在饱和区有：43假设工作在饱和区有：截止区所以：假设工作在饱和区有：截止区所以：445.5各种放大器件电路性能比较管脚对应关系：BJTFET组态对应关系：BJTFET