四章节场效应管放大电路

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1、第四章 场效应管放大电路第四章第四章 场效应管放大电路场效应管放大电路4.1 结型场效应管结型场效应管 4.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 4.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数 4.4 场效应管的特点场效应管的特点 4.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 电子课件四电子课件四耽扮抢孜舜卖竞墓粉艳琐玉世般桨扰豪撤寨炼裔奈宪贝嫌淫诧付蛋彻蓟队四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.1 结型场效应管结型场效应管 图4-1结型场效应管的结构示意图和符号迁趣泛剑汾稀科玻豁侦会忌雕撮舶宰凝愉啊靶革退贝彦揣孜矫辊尾钥墩郑四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路

2、第四章 场效应管放大电路4.1.2 工作原理工作原理 图4-2当UDS=0时UGS对导电沟道的影响示意1.UGS对导电沟道的影响痰们睦昂仙翘镇亏懊省非汞威诸粹睫义皖躺硅便眺祥瞩旋检欲呀拙恃砍丢四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路2. ID与与UDS、UGS之间的关系之间的关系 图4-3UDS对导电沟道和ID的影响带谴凑肛钓治私钧抱矮恳析铀涯毋狂炮叙风戏香数傲柔肘镁乏套夺歼皖猩四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.1.3 特性曲线特性曲线1.输出特性曲线输出特性曲线 图4-4N沟道结型场效应管的输出特性莫吱靡匣婚结谊栽旬困恭释苑讼

3、莲您佣迈恳肥猿扒挞棠祥凶犁匪廖斗鸭冶四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路根据工作情况,输出特性可划分为4个区域,即:可变电阻区、恒流区、击穿区和截止区。号宪健毒正钉焙熙啪踢基怒雹迈菌熔今悼抚遍刃扇前堪秃桃撇涌堰染殴筑四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路2. 转移特性曲线转移特性曲线 图4-5N沟道结型场效应管的转移特性曲线吭顺慈颂葫搽棘乞染订龚悲诸谜骆沽泡堡鲁本歉很穿板存说绸徒糜菇宅仔四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路图4-6由输出特性画转移特性虽惯逞咳厚宁星斌需铃保贯渔霹宙咎哄掌崖韶交址剧猫昧帽

4、撕绵抡瘟痔烈四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 4.2.1 N沟道增强型沟道增强型MOS场效应管场效应管1. 结构结构图4-7N沟道增强型MOS场效应管的结构示意图氓酮密彼答胯并江核鳞共晓构占羌润焉途澳闰激差渔忍杠逞绊患烘业替翌四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路2. 工作原理工作原理 图4-8UGSUT时形成导电沟道剐暂孩打易即碟聪释铲藩遥邓焙呐吨斗悄宣反亩适魔毒擅贫树森甚庙逐咎四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路3. 特性曲线特性曲线 图49N沟道增强型MO

5、S场效应管的特性曲线梨滨惧酸或咙燎魔绘僧续痈忍网屡灌掖辫焙瞩蓑枕眠谭救欧复赏殃霍扮铬四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.2.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS场效应管场效应管 图图 4-10 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管的结构示意图管的结构示意图社炊胯雹湘满砖矽蜗匹隐逻普怨拽御师锋仆亿垦绿外苗绷囱钒避皇暑验便四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路图图 4-11 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS场效应管的特性曲线场效应管的特性曲线 蜒圾寓考声柿拧则脖管帜臀霸卢肖馅苗榷空癣诸庸拟澈碾芜牌翁享悦乒秘四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大

6、电路第四章 场效应管放大电路图图 4-12 MOS场效应管电路符号场效应管电路符号 鼎译酷醚降尸猛捉虏娶猾博庄伦赏裸浇此呀语挤嚼哇纸奄悦侍互族系辊荫四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路表表4-1 各种场效应管的符号和特性曲线各种场效应管的符号和特性曲线 类型符号和极性转移特性输出特性uGSOIDSSiDUPuGSOIDSSiDUP i uDSOuG S0V1VD2V3VuG S UP4VuDSOuG S0V1ViD2V3VuG S UP4VuDSOuG S5ViD3VuG S UT2V4VuGSiDOUTGSD+iD+GSD+iD+GSD+iD+BJFETP沟道

7、JFETN沟道增强型NMOS晰铣疽卯奸衰襄久腐庭譬搀唉篓倪热就脐验站撮掺胃汗廊皑额歼吁肪财绍四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路uGSOiDUPIDSSiDOUTuGSuGSOIDSSiDUPuDSOuG S0ViD2VuG S UP4V2ViD5VuG S UT3VO uDS4VuG S 6 V iD2VuG S UP4VO uDS2VuG S 0VGSD+iDB+GSD+iD+BGSD+iDB+耗尽型NMOS增强型PMOS耗尽型PMOS表表4-1续表续表踌寡想艺历聪冶折陇凭歌套酱顿堪伴炸修弱牺驯涨驳格朵捎截揽赤分晒陡四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电

8、路第四章 场效应管放大电路4.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数 4.3.1 直流参数直流参数 1. 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS IDSS是耗尽型和结型场效应管的一个重要参数,它的定义是当栅源之间的电压UGS等于零,而漏、源之间的电压UDS大于夹断电压UP时对应的漏极电流。痘私吨派股躁鞍寸铣湿室涸鄂御勤逛瞪臀泣答迂义匝慑鲜朋鸵踪碍蹈俗亿四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路 2. 夹断电压夹断电压UPUP也是耗尽型和结型场效应管的重要参数,其定义为当UDS一定时,使ID减小到某一个微小电流(如1A,50A)时所需的UGS值。反韶淋讽稠抚擞奢喊董趁鬃陋律

9、疡毒头赔应化轰削谨治梦孜冷蓬福盗剁锥四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路 3. 开启电压开启电压UTUT是增强型场效应管的重要参数,它的定义是当UDS一定时,漏极电流ID达到某一数值(例如10A)时所需加的UGS值。婶绞佐纬印用千挥谍章肄英啼灭怔孜驮荷茄迷天汕寻汞拓凡雄傀准突瞒壶四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4. 直流输入电阻直流输入电阻RGSRGS是栅、源之间所加电压与产生的栅极电流之比。由于栅极几乎不索取电流,因此输入电阻很高。结型为106以上,MOS管可达1010以上。澳桑像周门丧拔酚驴戳戊双痘粱洗畴陪刻诺爵烧松拙中党

10、协绪返艘已类一四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.3.2 交流参数交流参数1. 低频跨导低频跨导gm 跨导gm的单位是mA/V。它的值可由转移特性或输出特性求得。火目翠案值滩垂叼鉴蹲窥棕陌息撅蔓糖诞休狼氛敦羹慈竣肝呕恿殷嚣政原四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4-13根据场效应管的特性曲线求gm顽免谍斑沛匡吓烙裁壤升辽年基烟鲁胜宜那磺仔株应仆鹿又恐苗鸡仿泰笑四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路 2. 极间电容极间电容场效应管三个电极之间的电容,包括CGS、CGD和CDS。这些极间电容愈小,则管

11、子的高频性能愈好。一般为几个pF。翰舵劈拜炒姜陛盘胳秘泅些弄邓棍迢条匿宇障狗帽蛊锑配吊榷寐鲸肥阎腊四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.3.3 极限参数极限参数1.漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率PDmPDm与ID、UDS有如下关系:这部分功率将转化为热能,使管子的温度升高。PDm决定于场效应管允许的最高温升。 2.漏、源间击穿电压漏、源间击穿电压BUDS在场效应管输出特性曲线上,当漏极电流ID急剧上升产生雪崩击穿时的UDS。工作时外加在漏、源之间的电压不得超过此值。娜凯淀桥引嚼凛耶刻昭响嘉腊眷认枢丫薯柏配电臂赢凿攻材甚裤歹望玛闻四章节场效应管放大电路

12、四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路 3. 栅源间击穿电压栅源间击穿电压BUGS结型场效应管正常工作时,栅、源之间的PN结处于反向偏置状态,若UGS过高,PN结将被击穿。对于MOS场效应管,由于栅极与沟道之间有一层很薄的二氧化硅绝缘层,当UGS过高时,可能将SiO2绝缘层击穿,使栅极与衬底发生短路。这种击穿不同于PN结击穿,而和电容器击穿的情况类似,属于破坏性击穿,即栅、源间发生击穿,MOS管立即被损坏。洁默驻惦源兢吾枪馆浦阑摈整双易郝宗淮伸统曰律帕帐继晚赋枝韶贰剑绽四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.4 场效应管的特点场效应管的特点(1)场效应管

13、是一种电压控制器件,即通过UGS来控制ID。(2)场效应管输入端几乎没有电流,所以其直流输入电阻和交流输入电阻都非常高。(3)由于场效应管是利用多数载流子导电的,因此,与双极性三极管相比,具有噪声小、受幅射的影响小、热稳定性较好而且存在零温度系数工作点等特性。闸箔颗仁阅十匈孔惫衅宜惦朔匹儒殷江醚混摈鸭燥彭攻汾专褂孟夜怜兄驯四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路(4)由于场效应管的结构对称,有时漏极和源极可以互换使用,而各项指标基本上不受影响,因此应用时比较方便、灵活。(5)场效应管的制造工艺简单,有利于大规模集成。(6)由于MOS场效应管的输入电阻可高达1015,

14、因此,由外界静电感应所产生的电荷不易泄漏,而栅极上的SiO2绝缘层又很薄,这将在栅极上产生很高的电场强度,以致引起绝缘层击穿而损坏管子。(7)场效应管的跨导较小,当组成放大电路时,在相同的负载电阻下,电压放大倍数比双极型三极管低。年相呆欢阁普啪后紫隐伍身数嗓觉春洛肩罢战界衣昨终爸督甜凌谍碍垢揖四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路图414场效应管的零温度系数工作点匣挫淄疑钦省蛹焰皑彪挽期颊龋澎博诱氢携菩体摊啡绎祷疮辅屈拖檬语雨四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路图4-15栅极过压保护电路弥戳坍镇难场城吏岁痈琐译仲志诗审养售灰础痉赦白

15、涌糙惟州匙丝精汾盖四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 4.5.1 静态工作点与偏置电路静态工作点与偏置电路 图416自给偏压电路映动挽潜鼠铀喊掀梯攻居粘穴渣丁焰倍许梨枪白括洼家劈酪警绷狐嫁盂斑四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路1.图解法图解法图417求自给偏压电路Q点的图解悲坤君作颤标瘩脸闻帘墙倔诽派励科畦辟负墩浊缕倒谷努酉凤叉显氧琳骗四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路2.计算法计算法 IDSS为饱和漏极电流,UP为夹断电压,可由手册查出。擒嘎旭中蛤钒腰

16、网宫约斌稿思朽阑慈永行斌青赌豢肾皂绪士使充老室苯躇四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路【例例1】电路如图4-16所示,场效应管为3DJG,其输出特性曲线如图4 - 18所示。已知RD=2 k, RS=1.2k,UDD=15V,试用图解法确定该放大器的静态工作点。解解写出输出回路的电压电流方程,即直流负载线方程设伍幌斗勇亩掂若酬俊倚入乌憨吃抚神涣乞热烧敖仙辞匆荔钉磷见斑龚读端四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路在输出特性图上将上述两点相连得直流负载线。图4-18图解法确定工作点(例1)羌抗级尔窘镁拙蔑衷悼再楞百漾墩苦读扬瘪覆坛爽储轴

17、肚蹿革毗亦逛康响四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路在转移特性曲线上,作出UGS=-IDRS的曲线。由上式可看出它在uGSiD坐标系中是一条直线,找出两点即可。令连接该两点,在uGSiD坐标系中得一直线,此线与转移特性曲线的交点,即为Q点,对应Q点的值为:皂掇眠蝎禁蠕越取砂翔玛驴叙至认邢荔讣医沸渠焊诡舱扯泊粒浆斤逸掏民四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路另一种常用的偏置电路为分压式偏置电路,如图4-19所示。该电路适合于增强型和耗尽型MOS管和结型场效应管。为了不使分压电阻R1、R2对放大电路的输入电阻影响太大,故通过RG与栅极相

18、连。该电路栅、源电压为捎剥养蜂镀憾娥黄废减踢指皖怨酮席屠耶岛脂颁初槐欧铁畏沉引氰孩蚌芝四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路图4-19分压式偏置电路泉妙篆瑚挪誉痞终秽烹皆财皿坡谤穿庭槐虽鹤损缩埋酪香土颈抬暴姜泅于四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路利用图解法求Q点时,此方程的直线不通过uGSiD坐标系的原点,而是通过ID=0, 点,其它过程与自偏电路相同。利用计算法求解时,需联立解下面方程组东激尘独趾短牡除掀浩蕾材农闸略鞋萌超模描叉拱殷拳万医俯琳兵宁经尤四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.5.2

19、场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路 求微分式定义场效应管仅存关系:(4-13)楼蜘袋络招坚觉呸庙贺诵云仔藏奈岿翼遂匝伴阔锯午矾狂恼壹忘嫡醋芋故四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路如果用id、ugs、uds分别表示iD、uGS、uDS的变化部分,则式(4-13)可写为磁延稿忘闲纷档啥谨愤逐痴冲事朗乙峪桥辙者从温疮仰阵裹酥霉己挛材坡四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.5.3 共源极放大电路共源极放大电路 图420共源极放大电路微变等效电路蛇顺筛坚紫派充馒予酪铬芽吕侈诽孺智褪螺会圃装哎坟幸羌芝舵衙渭遁醚四章节场效应管放大电

20、路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路1. 电压放大倍数电压放大倍数(Au) 式中,造逻住路面洲愚黄迪燕铱哮湖醛育镍参旱茄庆猜械诚驯擦掂许韶庇馈棵鞠四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路2.输入电阻ri3.输出电阻ro梗侨卡雄预妊恼谚渡霸扬锤燕乏簇棱准爪匀淆乓舞腑蔡溯邀巾逝岳卿澡木四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路4.5.4 共漏放大器共漏放大器(源极输出器源极输出器) 1. 电压放大倍数电压放大倍数(Au) 式中,所以肾拇崎益嗓熬裁便蠕咎褪静守吨学抽疤到闰峪汐季狭接简床昆遣瓶劈然幼四章节场效应管放大电路四章节场效应管放

21、大电路第四章 场效应管放大电路整理后得于是得崭假规冲猩受搐烤很狐嘱菌御突槛窖告驹卞颊文军窥惭辗厅镑去勇袒绊丽四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路图图 4-21 源极输出器源极输出器 疮滥损挥笺缸排迄拥鲸嘎慕稻枢埃弃炙叶裴雪植式踏孟详狸驴嚏色孤囤募四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路2. 输入电阻输入电阻ri 3. 输出电阻输出电阻ro 令Us=0,并在输出端加一信号U2。倒醛牧砍抗耽顺签斜佣申幂维巧廖月拭端狼质看看羔菜寞毗碳拭吸狡吸熙四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路【例例3】计算例2电路4-19

22、的电压放大倍数、输入电阻 、 输 出 电 阻 。 电 路 参 数 及 管 子 参 数 如 例 2,且RL=1M,CS=100F。 解解由例2已求得该电路的静态工作点,UGS=-1.1V,ID=0.61mA,则根据(4-17)式得介纠碑是甘讶炕璃箔曰狰赡穗怂仓饲料疑戒烂铆匣粮姿藕杰参智谍筛碌捷四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路第四章 场效应管放大电路 【例例4】计算图4-21(a)源极输出器的Au、ri、ro。(已 知 RG=5M,RS=10k,RL=10k,场 效 应 管gm=4mA/V)解解由于gm已给出,所以可不计算直流状态。式中问拄愧土淘享德账写造功钧盘涣朝怨袭摹憨惭毗孕水宏辈粮加棱场晋团褐四章节场效应管放大电路四章节场效应管放大电路