《模拟电路课件第一篇第3.4章4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路课件第一篇第3.4章4（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC第三章第三章 场效应晶体管及其电路分析场效应晶体管及其电路分析 集成电子技术基础教程第一篇第一篇 电子器件与电子电路基础电子器件与电子电路基础集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC类型JFETMOSFET沟道NPNP增强型NNYY耗尽型YYYYFET的种类增强型NMOS管的输出特性v可变电阻区v放大区（恒流区，饱和区）v截止区集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC增强型NMOS管转移特性的画法VDS=5VvGSV01234567iDuA20015010050集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC耗尽型MOSFETv制造过程中
2、，人为地在栅极下方的SiO绝缘层中掺入了大量的K+(钾)或Na+(钠)正离子vVGS=0，靠正离子作用，使P型衬底表面感应出N型反型层，将两个N+区连通，形成原始的N型导电沟道vDS一定，外加正栅压(GS0)，导电沟道变厚，沟道等效电阻下降，漏极电流iD增大；v外加负栅压(GS0)时，沟道变薄，沟道电阻增大，iD减小。vGS负到某一定值VGS(off)(常以VP表示)，导电沟道消失，整个沟道被夹断，iD0，管子截止集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC耗尽型MOSFET的伏安特性IDSS为饱和漏极电流，是VGS=0时耗尽型MOSFET的漏极电流集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程L
3、DC结型场效应管(JFET)vJFET结构与符号JFET在VGS=0时，存在原始的导电沟道，属于耗尽型JFET正常工作时，两个PN结必须反偏JFET通过GS改变半导体内耗尽层厚度（沟道的截面积）控制iD，称为体内场效应器件结构展示集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCvN沟道JFFT的伏安特性vJFET的工作原理输出特性转移特性VDS=15V集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC场效应管的主要参数v直流参数增强型管开启电压VGS(th)(VT)耗尽型管夹断电压VGS(off)(VP)耗尽型管在VGS=0时的饱和漏极电流IDSSVDS=0时，栅源电压VGS与栅极电流IG之比直流输
4、入电阻RGS(DC)集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCv交流参数低频跨导(互导)gm转移特性曲线的斜率交流输出电阻rdsv极限参数最大漏源电压V(BR)DS：漏极附近发生雪崩击穿时的VDS最大栅源电压V(BR)GS：栅极与源极间PN结的反向击穿电压最大耗散功率PDSM集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC1.3.2 场效应管放大电路场效应管放大电路 三种基本组态：共源(CS)、共漏(CD)和共栅(CG)场效应管正常工作，各电极间必须加上合适的偏置电压为了实现不失真放大，也同样需要设置合适且稳定的静态工作点场效应管是一种电压控制器件，只需提供栅极偏压，而不需提供栅极电流集成电
5、子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC各类FET对偏置电压的要求增强型耗尽型NMOSPMOSNJFETPJFETNMOSPMOS() ()种类电压集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC场效应管的偏置电路v适合N沟道耗尽型MOSFET的自给栅偏压电路Rg为栅极泄放电阻，泄放栅极感生电荷，通常取0.110MRs作用类似于共射电路的Re，具有直流负反馈作用，可以稳定电路的静态工作点Q集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCv适合耗尽和增强型MOSFET的分压式自给栅偏压电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC静态工作点的计算例：VDD=18V，Rs=1K，Rd=3K，Rg=
6、3M，耗尽型NMOS管 的VP=-5V,IDSS=10mA，试用估算法求电路的静态工作点。v估算法(公式法)集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC例：分压式自偏压共源放大电路，设VDD=15V,Rd=5k,Rs=2.5k,R1=200k,R2=300k，Rg=10M，负载电阻RL=5k，并设电容C1、C2和Cs足够大，已知场效应管的特性曲线。试用图解法分析静态工作点Q，估算Q点上场效应管的跨导gm。由图可得VGSQ=3.5V,IDQ=1mA解：栅极回路 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCv输出回路列出直流负载线方程：由图可求得静态时的VDSQ=7.5V由转移特性得：开启电压
7、VT=2V，VGS=2VT=4V时，ID=IDO=1.9mA集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC例：设MOSFET的VT=2V,IDO=0.65mA，其余电路参数如图所示。要求MOSFET工作在放大区，其漏极电流ID=0.5mA,且流过偏置电阻R1和R2的电流约为0.1ID，试选择偏置电阻R1和R2。放大区解：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCvAB段：截止区vBCQD段：放大区vEFG段：可变电阻区MOS管电压传输特性与放大器集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC可控开关vGS=0V,工作点移至A点，MOS管截止,iD=0, DS=12V,相当于开关断开 vGS
8、=9V,工 作点 移 至 F点 ,MOS管工作于可变电阻区,iD=1.19mA,DS=0.2V，相当于开关接通。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC用作压控电阻viD随DS近似线性增加，增加的比值(即RDS)受GS控制。vDS较低时(+1VDS-1V)RDS与GS的关系（如左图）集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC例：求图示电路压控电阻 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程第一篇第一篇 电子器件与电子电路基础电子器件与电子电路基础第四章第四章 集成电路中的电子器件集成电路中的电子器件 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC集成电路分类v
9、二极管、三极管、场效应管、电阻、电容v各种连线集成电路同一块硅片制作特殊功能电路集成电路器件之间绝缘v小规模SSI、中规模MSI、大规模LSI和超大规模VLSIv模拟集成电路，数字集成电路v介质(如SiO2)隔离模拟集成电路vPN结隔离数字集成电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC1.4.1 复合管复合管 v两只或两只以上的半导体三极管(或场效应管)按一定方式连接成Darlington结构v常见达林顿管组合：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC合的近似程度：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程集成
10、电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCv结论：等效复合管的管型取决于第一只管子的类型等效复合管的12等效复合管的输入电流可大大减小，T1可采用小功率管组成复合管时也可由晶体管和场效应管或多个晶体管进行复合集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC1.4.2 多集电极管和多发射极管多集电极管和多发射极管 v多集电极管集电极电流之比IC1/IC2约等于集电区面积之比利用它的多个集电极可以构成多个具有比较稳定电流关系的电流源集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDCv多发射极三极管 多发射极三极管常作为门电路的输入级电路在数字集成电路中，影响门电路转换速度的主要因素是晶体管的开关时间，多发射极管的引入可以加快后级晶体管存储电荷的消散，缩短开关时间，从而提高门电路的转换速度 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC1.4.3 肖特基三极管肖特基三极管 v肖特基三极管：普通双极型三极管的集电结上，并接一个肖特基势垒二极管(SBD)v三极管的开关速度受存储时间的影响最大，三极管饱和越深，存储时间越长vSBD的开启电压约为0.3V，正向压降0.4V(比普通二极管低0.20.3V)，本身又没有电荷存储效应，开关时间短，利用肖特基三极管可以有效地限制三极管的饱和深度，大大缩短电路的开关时间集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC返回返回DD
