场效应管放大器学习内容： 场效应管（简称FET）工作 原理及特性曲线 FET放大器学习方法：和三极管及基本放大器对照学第 三 章§3.1 结型场效应管（JFET ）一、一、JFETJFET的结构和工作原理的结构和工作原理1. 结构、符号gsd(b)图3－1P+sgdNNP+(a)源极漏极栅极图3－2箭头表示PN结方向（PN）N+sgdPPN+(a)源极漏极栅极gsd(b)2. 工作原理（以N沟道管为例） 令vDS=0，看耗尽层的变化即沟道的宽窄在g和s（PN结）间加一反偏vGG，即vGS为负值 vGS|，耗尽层均匀增加，沟道均匀变窄 ，见图3－3vGSP+sgdNNP+图3－3| vGS| ， vGS= VP沟道被夹断见图3－4VP：夹断电压图3－4耗 尽 层vGSP+sgdNP+vDSg耗 尽 层iD0即使加vDS， iD亦为0 令vGS=0，看iD和vDS的关系P+sgdNP+g耗 尽 层iD= 0图3－5 (a)a. vDS=0，iD=0见(a)图b. vDS，沟道电场强 度（以这为主） iD 但从源极到漏极，产 生一个沿沟道的电位 梯度，使加在PN结 上的反偏由靠近源极 的o到vDS。
因此靠漏 极 耗尽层宽，靠源极 耗尽层窄，沟道成楔 形见(b)图P+sgdNP+g耗 尽 层iD迅速增大VDS图3－5 (b)c. vDS ，两边耗尽层在 A点相遇，称为预夹断 ，此时g点和A点间电压为 VP即vGS – vDS = VP见(c)图此后G与沟道中哪点电位差为VP即某点 PN结所加反偏为|VP|，哪点被夹断）P+sgdNP+g耗 尽 层iD趋于饱和VDS耗 尽 层A图3－5 (c)d. vDS ，iD不变夹断长度（vDS不能控制iD）P+sgdNP+g耗 尽 层iD饱和VDS耗 尽 层A图3－5 (d) 要使iD减少，须加负的vGSvGS 越负， iD越小 体现了vGS对iD的控制作用vGS 产生的电场变 化控制iD ，称为场效应管）P+sgdNP+g耗 尽 层iD饱和VDS耗 尽 层AvGS3. JFET的特性曲线及参数 输出特性I区：可变电阻区vGS越负，漏 源间等效交流电阻越大II区：饱和区（恒流区，线性 放大区）III区：击穿区vDS太大，加到 G、D间PN结反偏太大， 致使PN结雪崩击穿，管 子不能正常工作，甚至 烧毁图3－60 4 81012 16 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)–0.4–0.8vDS＝10(V) 转移特性a. 讨论输入特性无意义b. 转移特性是在输出特性上描点而得。
图3－7ABCVPvDS＝10(V)(a)0 4 81012 16 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)–0.4–0.8vDS＝10(V)(b)vGS=0iD(mA)–0.8 –0.4–1.200.20.40.60.8vGS(V)IDSSc. 在饱和区内，VP vGS 0时，iD和vGS的关系是：IDSS：饱和漏电流4. 主要参数 夹断电压VPvGS = 0时，即预夹断点处 vDS = VP测试时，令vDS =10ViD=50A此时的vGS =VP 饱和漏电流 IDSSvGS = 0时，vDS = 10V时的iD 跨导gm是衡量vGS对iD控制作用的参数，也是表征管子 放大能力的参数，其值约在0.1ms～10ms内转移特性曲线工作点上之斜率估算 gm：vGS为Q点的直流值 输出电阻 rd其值很大，几十～几百K§3.2 绝缘栅场效应管（MOSFET ）JFET输入电阻约106 ～109 而绝缘栅FET输入电阻可高达1015 一、一、N N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管1. 结构符号sgd衬底引线源极栅极漏极二氧化硅铝N+N+P型硅衬底(a)dgs衬底(b) g和s、d 均无电的接触， 叫绝缘栅； 箭头方向由P（衬底）指向N（沟道）； 虚线表明vGS = 0，沟道不存在。
图3－82. 工作原理sgd二氧 化硅铝N+N+P图3－9 (a)VDD vGS=0，即使加vDS ， 无沟道， iD=0，VDSds衬底总有一个PN结反偏；此时若s与衬底连 ，则D与衬底间PN结亦是反偏见图(a)vGS>0，排斥空穴， 吸引电子到半导体 表面vGS到vGS>VT，半 导体表面形成N导 电沟道，将源区 和漏区连起来VT：开启电压sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图3－9 (b) 见图(b)sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图 3－9 (c)iD 迅 速 增 大加上VDS vGS>VTvDS=0 iD=0 vDS iD 沟道成楔形（vGS –vDS >VT）见图(c)vDS 靠d端被夹断 （vGS –vDS =VT）vDS 夹断区iD饱和 （vGS –vDS VT ，沟道形成 ，加vDS，才有iD 输出特性也分三个区0 4 8 12 16 201234IIIIIIvDS(V)iD(mA)5V4vGS=3V(a)vDS=10V0 2 4 61234vGS(V)iD(mA)(b)归纳：vGS>VT ，在半导体表面形成感生沟道，并控制它。
vGS 沟道 iDvGS 沟道 iD 这就是vGS对iD的控制二、耗尽型绝缘栅场效应管的特点（二、耗尽型绝缘栅场效应管的特点（N N沟道沟道））1. 结构符号gds衬底(b)+ + + + + +sgd衬底引线N+N+ N型沟道 P(a)图3－11在绝缘层sio2里掺杂大量正离子2. 工作原理vGS沟道 iD0存在有vDS就有iD>0变宽 > Rd ，忽略rd的影响gsd+––+图3－172. 场效应管放大电路分析共源电路图 3－18Cb1C+–RgdsT 3DJ2Rg2+VCCCb2 +–Rg3Rg1Rd(a)gsdRd+––+Rg2Rg1Rg3(b) 微变等效电路如(b)图Ri = Rg3 + Rg1 // Rg2Ro = Rd例3－1 求下图的C1+–RRg+VDDC2 +–RdRL解：(1) 画简化微变等效电路gdRd+––+Rg+–RLRs(2)Ri = RgRo = Rd例3－2 求共漏极电路的+VDDC1+–RRgC2 +–RL(1) 微变等效电路gd +––+Rg+–RLRsRi = Rggd–+Rg+–sRs例3－3 源极输出器电路如图所示。
已知场效应 管工作点上的互导gm=0.9mS，其它参数如图中所示求放大倍数 、输入电阻 Ri和输出电阻RoCb1+–RRg2+VDDCb2 +–300kRg3Rg1100k12k2M150.02+12V解：例3－4 一场效应管和双极型晶体管直接耦合的放 大电路如图，已知T1的gm=1mS， T2的 =50， rbe=1k信号源电压 =10mV，求 输出电压 ，输入电阻Ri和输出电阻Ro VDDCb1+–RRgCb2 +–5M1k~Rc 5kT1T220kRdRs 1k解：Ri = 5MRo = Rc = 5k。