《模拟电路及技术基础-3-场效应晶体管及其基本电路教学案例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路及技术基础-3-场效应晶体管及其基本电路教学案例（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模拟电子技术基础,第三章 场效应管及其基本电路,双极型晶体管 输入电阻小 输入电流 少子扩散导电 易受温度 射线的影响 集成度低,结型场效应管JFET,绝缘栅型场效应管MOS,场效应管 （Field effect transistor） 输入电阻极大 输入电流几乎为零 多子漂移导电 温度稳定性好 便于集成,N,基底 ：N型半导体,两边是P区,G(栅极),S源极,D漏极,一、结构,导电沟道,3.1 结型场效应管 (JFET-Junction type Field Effect Transister),P沟道结型场效应管,二、工作原理（以P沟道为例）,UDS=0V时,PN结反偏，UGS越大则耗尽区
2、越宽，导电沟道越窄。,ID,UDS=0V时,UGS越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。,但当UGS较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。,P,G,S,D,UDS,UGS,UDS=0时,UGS达到一定值时（夹断电压UGSoff）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS 0V，漏极电流ID=0A,ID,UGS0、 UGD UGSoff时耗尽区的形状,越靠近漏端，PN结反压越大,ID,UGS UGSoff且UDS较大时UGD UGSoff时耗尽区的形状,沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。,ID,UGS UGSoff UGD= UGSoff时,漏端的沟道被夹断，称为预
3、夹断。,UDS增大则被夹断区向下延伸。,ID,UGS UGSoff UGD= UGSoff时,此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。,ID,三、特性曲线,饱和漏极电流,夹断电压,转移特性曲线 一定UDS下的iD-uGS曲线,iD,u DS,恒流区,输出特性曲线,0,N沟道结型场效应管的特性曲线,转移特性曲线,输出特性曲线,N沟道结型场效应管的特性曲线,结型场效应管的缺点：,1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在某些场合仍嫌不够高。,3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。,绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。,2. 在高温
4、下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。,一、结构和电路符号,P型基底,两个N区,SiO2绝缘层,导电沟道,金属铝,N沟道增强型,3.2 绝缘栅场效应管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister),N 沟道耗尽型,预埋正离子，形成导电沟道,P 沟道增强型,P 沟道耗尽型,预埋负离子，形成导电沟道,金属-氧化物-半导体场效应管 MOSFET （Metal Oxide Semicon-ductor FET）,二、MOS管的工作原理,以N 沟道增强型为例,UGS=0时,对应截止区,UGS0时,感应出电子,UGSth称为开启电压,UGS较小时
5、，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。,当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。,当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。,UDS增加，UGD UGSth 时，靠近D端的沟道被夹断，称为预夹断。,三、增强型N沟道MOS管的特性曲线,转移特性曲线,输出特性曲线,UGS0,可变电阻区,恒流区,夹断区,沟道调制系数,四、耗尽型N沟道MOS管的特性曲线,耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。,转移特性曲线,0,iD,uGS,UGSoff,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,双极型晶体管 场效应晶体管 结构 NPN型 结型 N沟道 P沟道
6、PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C、E不可倒置 D、S一般可倒置 载流子 多子扩散、少子漂移 多子漂移 输入量 电流 电压 控制 电流控制型() 电压控制型(gm) 噪声 较大 较小 温度特性 受温度影响较大 较小 输入电阻 几十到几千欧姆 几兆欧姆以上 静电影响 不受静电影响 易受静电影响 集成工艺 不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成,双极型和场效应晶体管的比较,3.3 场效应管参数和小信号模型,3.3.1 主要参数,一、直流参数,IDSS 饱和漏极电流,UGSoff 夹断电压,UGSth 开启电压,RGS 输入电阻,1081012 ， JFET,
7、1010 1015 , MOS,增强型MOSFET,JFET 耗尽型MOSFET,二、极限参数,栅源击穿电压 U(BR)GSO,2. 漏源击穿电压 U(BR)DSO,3. 最大功耗 PDM,iD,uDS,iDuDS=PDM,安全工作区,三、交流参数,跨导 gm,gm 的大小反映了栅源电压 uGS对漏极电流iD的 控制作用,结型及耗尽型绝缘栅场效应管,2. 输出电阻rds,rds 很大(几十千欧到几兆欧),3.3.2 场效应管的中频小信号模型,跨导,漏极输出电阻,场效应管的微变等效电路为：,3.4 场效应管放大电路,(1) 静态：提供适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区。场效应管的偏置电路相
8、对简单。,(2) 动态：能为交流信号提供通路。,工作状态,分析方法,3.4.1 场效应管的共源极放大电路,一、静态分析,求：UDS和 ID。,二、动态分析,Ro=RD=10k,3.4.2 源极输出器,一、静态分析,UDS=UDD- US = UDD- iDRS,二、动态分析,输入电阻 Ri,输出电阻 Ro,加压求流法,g,d,微变等效电路,Ro,Ro,R2,R1,RG,s,RS,场效应管放大电路小结,(1) 场效应管放大器输入电阻很大 (2) 场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1, 输出电阻=RD (3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1, 输出电阻小,第三章 结束,模拟电子技术基础,作业：1，2，4，8,
