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1、 第四章第四章 晶体管及其小信号放大晶体管及其小信号放大 场效应管放大电路场效应管放大电路 电子电路基础1场效应管放大电路(11)课件4 场效应晶体管及场效应管放大电路场效应晶体管及场效应管放大电路4.1 场效应晶体管场效应晶体管(FET)N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)2场效应管放大电路(11)课件一、结构一、结构 4.1.1 结型场效应管结型场效应管 源极源极，用用S或或s表示表示N型导电沟道型导电沟道漏极漏极，用用D或或d表示表示 P型区
2、型区P型区型区栅极栅极，用用G或或g表示表示栅极栅极，用用G或或g表示表示符号符号符号符号3场效应管放大电路(11)课件1 UGS0VID越靠近漏极，越靠近漏极，PN结反压越大结反压越大, 耗尽耗尽层越宽，导电沟层越宽，导电沟道越窄道越窄沟道中仍是电阻沟道中仍是电阻特性，但是是非特性，但是是非线性电阻。线性电阻。7场效应管放大电路(11)课件当当 UDS=| Vp |, 发生预发生预夹断夹断, ID= IDssUDS增大则被夹断增大则被夹断区向下延伸。此时，区向下延伸。此时，电流电流ID由未被夹断由未被夹断区域中的载流子形区域中的载流子形成，基本不随成，基本不随UDS的增加而增加，呈的增加而增
3、加，呈恒流特性。恒流特性。ID8场效应管放大电路(11)课件3 UGS0VIDUGD= UGS- UDS=UP时发生预夹断时发生预夹断9场效应管放大电路(11)课件三、特性曲线和电流方程三、特性曲线和电流方程2. 转移特性转移特性 VP1. 输出特性输出特性 10场效应管放大电路(11)课件 结型场效应管的缺点：结型场效应管的缺点：1. 栅源极间的电阻虽然可达栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在以上，但在某些场合仍嫌不够高。某些场合仍嫌不够高。3. 栅源极间的栅源极间的PN结加正向电压时，将出现结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。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。绝缘栅
4、场效应管可以很好地解决这些问题。2. 在高温下，在高温下，PN结的反向电流增大，栅源结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。极间的电阻会显著下降。11场效应管放大电路(11)课件绝缘栅型场效应三极MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道 4.1.2 绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（MOS)12场效应管放大电路(11)课件一一 N沟道增强型沟道增强型MOSFET1 1 结构结构 13场效应管放大电路(11)课件2 2 工作原理工作原理 (1) VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D、S之
5、间加上电压不会在D、S间形成电流。(2) VGS VGS（th)0时，形成导电沟道反反型型层层14场效应管放大电路(11)课件(3) VGS VGS（th)0时时， VDS0 VDS=VDGVGS =VGDVGS VGD=VGSVDS VGS（th)时发生预夹断时发生预夹断15场效应管放大电路(11)课件3 N沟道增强型沟道增强型MOS管的特性曲线管的特性曲线转移特性曲线转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const16场效应管放大电路(11)课件输出特性曲线输出特性曲线ID=f(VDS)VGS=const17场效应管放大电路(11)课件二二 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET (a) 结
6、构示意图 (b) 转移特性曲线 18场效应管放大电路(11)课件输出特性曲线输出特性曲线IDU DS0UGS=0UGS019场效应管放大电路(11)课件P沟道沟道MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。20场效应管放大电路(11)课件2.2.5 2.2.5 双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管 场效应三极管结构 NPN型 结型耗尽型 N沟道 P沟道 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与E一般不可倒置使用
7、 D与S有的型号可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移输入量 电流输入 电压输入控制 电流控制电流源CCCS() 电压控制电流源VCCS(gm)21场效应管放大电路(11)课件 4.1.4 场效应管的参数和型号场效应管的参数和型号一一 场效应管的参数场效应管的参数 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时,漏极电流为零。 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流22场效应管放大电
8、路(11)课件 输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107，对于绝缘栅型场效应三极管, RGS约是1091015。 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， 这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在 转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得23场效应管放大电路(11)课件 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。24场效应管放大电路(11)课件二二 场效应三极管的型号 场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。 其一是与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝
9、缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法是CS#，CS代表场效应管，以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。25场效应管放大电路(11)课件几种常用的场效应三极管的主要参数26场效应管放大电路(11)课件半导体三极管图片半导体三极管图片27场效应管放大电路(11)课件半导体三极管图片半导体三极管图片28场效应管放大电路(11)课件4.2 场效应场效应 放大电路放大电路(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工静
10、态：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作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。动态：能为交流信号提供通路。组成原则：组成原则：静态分析：静态分析： 估算法、图解法。估算法、图解法。动态分析：动态分析： 微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法：分析方法：29场效应管放大电路(11)课件4.2.2 场效应管的直流偏置电路及静态分析场效应管的直流偏置电路及静态分析一一 自偏压电路自偏压电路vGSQ点：点： VGS 、 ID 、 VDSvGS =VDS = VDD- ID (Rd + R )- iDR30场效应管放大电路(11
11、)课件二二 分压式偏置电路分压式偏置电路31场效应管放大电路(11)课件4.2.2 场效应管的低频小信号等效模型场效应管的低频小信号等效模型GSD跨导跨导漏极输出电阻漏极输出电阻uGSiDuDS32场效应管放大电路(11)课件很大，很大，可忽略。可忽略。 场效应管的微变等效电路为：场效应管的微变等效电路为：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds33场效应管放大电路(11)课件4.2.3 共源极放大电路共源极放大电路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRLdRLRD微变等
12、效电路微变等效电路34场效应管放大电路(11)课件sgR2R1RGRLdRLRDro=RD=10k 35场效应管放大电路(11)课件4.2.4 共漏极放大电路共漏极放大电路 源极输出器源极输出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G36场效应管放大电路(11)课件uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路37场效应管放大电路(11)课件riro ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路输入电阻输入电阻 ri38场效应管放大电路(11)课件输出电阻输出电阻 rogd微变等效电路微变等效电路ro ro R2R1RGsRS39场效应管放大电路(11)课件场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场效应管放大器输入电阻很大。场效应管放大器输入电阻很大。(2) 场效应管共源极放大器场效应管共源极放大器(漏极输出漏极输出)输入输入输出反相，电压放大倍数大于输出反相，电压放大倍数大于1；输出电；输出电阻阻=RD。(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于压放大倍数小于1且约等于且约等于1；输出电阻；输出电阻小。小。40场效应管放大电路(11)课件
