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1、第四章,场效应管放大电路,基本要求,熟练掌握场效应管的主要参数，共源、共漏组态放大电路工作原理，用小信号模型法分析AV、Ri、Ro，正确理解图形分析法，正确理解场效应管的工作原理。,4.1 结型场效应管,4.3 金属-氧化物-半导体场效应管,4.4 场效应管放大电路,4.5 各种放大器件电路性能比较,*4.2 砷化镓金属-半导体场效应管,4 场效应管放大电路,4.1 结型场效应管, 结构, 工作原理, 输出特性, 转移特性, 主要参数,4.1.1 JFET的结构和工作原理,4.1.2 JFET的特性曲线及参数,4.1.1 JFET的结构和工作原理,1. 结构,JFET的结构示意图如图所示：,P
2、+ 高掺杂的P型区 1）在N型半导体上，扩散两个高掺 杂的P型区，形成两个PN结。 2）N电极d漏极，流走载流子 电极s源极，发源载流子 3）两边P区引出栅极g（控制载流子运动） 4）中间部分导电沟道 P沟道 N沟道,2. 工作原理,（以N沟道JFET为例）,利用PN结的特性 采用外加反压控制PN结厚薄的方法控制电流的变化。 加反偏后耗尽区宽i,iD的形成： 在vDS电压作用下，多子产生漂移运动。 漂移：在电场力作用下的运动。 扩散：由密度大小运动,2. 工作原理,（以N沟道JFET为例）,iD的控制： vGSPN反偏沟道宽度iD 放大：vivGS沟道宽度 iDvo=iDRd,输入控制输出变化
3、，电压控制器件（输入电压控制输出电流），适当选择Rd，使vo变化（增大或减小）。 在电场作用下，产生载流子的运动，所以叫场效应。 由一种载流子（电子）参加导电，所以叫单极型器件。,2. 工作原理,（以N沟道JFET为例）,区别： 三极管：电流控制器件，输入电流控制输出电流。 场效应管：电压控制器件，输入电压控制输出电流。,综上分析可知,沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。,JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制,预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。,# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？,JFET栅极与沟道间的PN结是
4、反向偏置的，因 此iG0，输入电阻很高。,4.1.2 JFET的特性曲线及参数,1. 输出特性,. 可变电阻区 特点：vDS比较小 1）vDS=0，iD=0 2）vDS，iD（vGS一定） 3）vGS，iD（vDS一定）,4.1.2 JFET的特性曲线及参数,1. 输出特性,. 饱和区（线性放大区） 特点：vDSiD不变 分析原因：vDS，vGD=VP 耗尽区合拢于A点，A点电阻最大。 vDS全降于A点，电子受高压加速到达d极形成iD。 vGSiD成线性关系，场效应管用于放大器时就工作 在这个区域。（反偏压减小）,4.1.2 JFET的特性曲线及参数,1. 输出特性,. 击穿区 特点：vDS=
5、某值后，iD PN结反向击穿造成。 夹断电压：VP vGS=VP时，两边的耗尽区合拢，iD0，此时的vGS值叫夹断电压。 予夹断：vDS到一定值时，vDG=VP时，两边耗尽区开始合拢于一点（A）叫予夹断。 夹断：予夹断出现后，vDSvGS=VP，沟道合拢，iD=0，管子截止。,# JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？,4.1.2 JFET的特性曲线及参数,2. 转移特性,VP,特点：1）vGS=0，iD=IDSS（饱和漏极电流）。 2）vGS越负，iD越小。 3）vGS=VP，iD=0，夹断。 4）vDS某值后，曲线接近重合，这是因为在饱和区， iD几乎不随vDS而变。, 夹断电压VP
6、 (或VGS(off)：, 饱和漏极电流IDSS：, 低频跨导gm：,漏极电流约为零时的VGS值 。,VGS=0时对应的漏极电流。,低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。, 输出电阻rd：, 直流输入电阻RGS：,对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107。, 最大漏极功耗PDM, 最大漏源电压V(BR)DS, 最大栅源电压V(BR)GS,end,4.4 场效应管放大电路, 直流偏置电路, 静态工作点, FET小信号模型, 动态指标分析, 三种基本放大电路的性能比较,4.4.1 FET的直流偏置及静态分析,4.4.2 FET放大电路的小
7、信号模型分析法,4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析,场效应管放大器有自偏压电路和稳定工作点的分压式自偏压电路，源极输出器，关于它们的静态分析、工作点的计算不在课堂介绍了。,4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法,1. FET小信号模型,（1）低频模型,取全微分：,（A）,4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法,1. FET小信号模型,跨导（互导）,漏极电阻 讨论时认为开路,（3）定义：,由（A）式，当id=0时，,（电压放大系数）,2. 动态指标分析,（1）中频小信号模型,2. 动态指标分析,（2）中频电压增益,（3）输入电阻,（4）输出电阻,忽略 rd,由输入、输出回路得：,则,通常,则,例4.4.2 共漏极放大电路如图示。试求中频电压增益、输入电阻和输出电阻。,（2）中频电压增益,（3）输入电阻,得,解：,（1）中频小信号模型,由,例题,（4）输出电阻,所以,由图有,例题,3. 三种基本放大电路的性能比较,组态对应关系：,CE,BJT,FET,CS,CC,CD,CB,CG,BJT,FET,CE：,CC：,CB：,CS：,CD：,CG：,3. 三种基本放大电路的性能比较,CE：,CC：,CB：,CS：,CD：,CG：,CE：,CC：,CB：,CS：,CD：,CG：,
