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1、,第三章 场效应晶体管及其 放大电路,模拟电子技术基础,概述 场效应管的特点 它是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。 具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点。 具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。 在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。,场效应管的分类 根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类： 结型场效应管 N沟道：耗尽型 P沟道：耗尽型 绝缘栅型场效应管 N沟道：增强型和耗尽型 P沟道：增强型和耗尽型,一、N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理 增强型MOS管的结构示意图与符号 a) 结
2、构 b) 增强型N沟道MOS管符号 c) 增强型P沟道MOS管符号,二氧化硅(SiO2)绝缘层,源极,栅极,漏极,N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构,工作原理 UGS对ID及沟道的控制作用 栅源极电压UGS=0时,管子的漏极和源极之间没有 导电通道,极间等效电阻很高,漏极电流ID近似为零。 增强MOS管电路,UGS足够大时，由于静电场作用，管子的漏极和源 极之间将产生一个导电通道（称为沟道），极间等效 电阻较小，在UDS作用下，可以形成一定的漏极电流ID。,N沟道增强型绝缘栅场效应管的工作原理,特性曲线 N沟道增强型MOS管特性 a)转移特性 b)输出特性,开启电压,可变电阻区,恒流区,击穿区,
3、二、耗尽型绝缘栅场效应管 耗尽型MOS管的结构示意图与符号 a) 结构 b) 耗尽型N沟道MOS管符号 c) 耗尽型P沟道MOS管符号,N沟道耗尽型管的特性 a)转移特性 b)输出特性,P51 增 强 型 NMOS 增 强 型 PMOS 耗 尽 型 NMOS 耗 尽 型 PMOS,三、场效应管的主要参数 1夹断电压UGS（off）或开启电压UGS（th） 2零偏漏极电流IDSS 3漏源击穿电压U（BR）DS 4栅源击穿电压U（BR）GS 5直流输入电阻RGS 6漏极最大耗散功率PDM 7跨导gm,四、结型场效应管 结型场效应管的图形符号 a)N沟道 b)P沟道,结具有单向导电性。 即在结上加正
4、向电压时，结电阻很低，正向电流较大，结处于导通状态。 （耗尽层变窄）,加反向电压时，结电阻很高，反向电流很小，结处于截止状态。 （耗尽层变宽）,N沟道结型场效应管转移特性 N沟道结型场效应管输出特性,耗尽型,N 沟道结型 P 沟道结型,模拟电子技术基础习题,五、使用MOS管的注意事项 1MOS管栅源之间的电阻很高，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栅击穿。因此，保存MOS管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良好的接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。测试MOS场效应管时，应先接好线路再去除电极之间的短接，测试结束后应先短接各电极。测试仪器应有良好
5、的接地。 2有些场效应管将衬底引出，故有4个管脚，这种管子漏极与源极可互换使用。但有些场效应管在内部已将衬底与源极接在一起，只引出3个电极，这种管子的漏极与源极不能互换。,六、场效应管的偏置电路及放大电路 为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路必须设置合适的静态工作点。 1、自偏压电路 (适用于耗尽型场效应管 ) 自偏压：UGS=IDRS UDS=VDDID(RD+RS),增强型适用？,死区不开启,2、分压式偏置电路 适当选择RG1或RG2值，就可获得正、负及零三种偏压。,RG3阻值很大，用以隔离RG1、RG2对信号的分流作用，以保持高的输入电阻。,3、场效应管放大电路的微变等效电路分析法 场效应管的微变等效电路 场效应管的简化微变等效电路,用微变等效电路法分析场效应管放大电路 共源极放大电路 ）电路图 ）微变等效电路,Ri=RG3+(RG1/RG2)RG3,RoRD,输入电阻高,七、功率MOS管介绍 功率MOS管简称为VMOS管，它的不失真输出 功率可高达几百千瓦，漏源间的击穿电压可高达1000V。 N沟道增强型VMOS管的结构示意图,具有电流容量大，耐压高 （1KV以上），跨导线性好， 开关速度快（可达3ns） 等优良特性。,模拟电子技术基础习题,
