MOSFET工作原理讲分析.ppt

4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路 4.1 4.1 结型场效应管结型场效应管4.2 4.2 砷化镓金属砷化镓金属半导体场效应管半导体场效应管4.3 4.3 金属金属氧化物氧化物半导体场效应管半导体场效应管4.4 4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.5 4.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较 4 场效应管放大电路场效应管放大电路 场效应管是利用电场效应来控制场效应管是利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。将控制其电流大小的半导体器件。将控制电压转换为漏电流电压转换为漏电流互导放大器互导放大器件。件。4 场效应管放大电路场效应管放大电路特点：特点：体积小，重量轻，耗电省，寿命长。体积小，重量轻，耗电省，寿命长。具有输入阻抗高、热稳定性好、噪声小、抗具有输入阻抗高、热稳定性好、噪声小、抗辐射、制造工艺简单等优点。辐射、制造工艺简单等优点。分类：分类：结型场效应管结型场效应管（JFETJFET）金属金属氧化物氧化物半导体场效应管半导体场效应管（MOSFETMOSFET）4 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 4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路二、二、工作原理工作原理栅极与N沟道构成PN结，在N沟道栅极周围形成耗尽层。4 场效应管放大电路场效应管放大电路(1)VGS对i D的影响当VGG 0，即反向偏置，PN结耗尽层加宽，N沟道变窄；当VGG 加大到一定值VGGVP，N沟道被夹断，i D=0，此时漏-源极间电阻。VP夹断电压。4 场效应管放大电路场效应管放大电路(2)VDS对i D的影响 VGD=VG S-VD S =VP ，预夹断！VGS=0，g连s。d,s加电压，此时g,d反偏。4 场效应管放大电路场效应管放大电路P沟道沟道JFET的工作原理的工作原理4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 1输出特性输出特性 VD S-i D 关系 VG S 为定值时，i D=(vDS)，VGS=常数 VGS vGS i D i D 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路2转移特性转移特性 场场效效应应管管是是电电压压控控制制器器件件：vGS 对对iD 的的控控制制（VDS为为定定值值时时），iD=(vGS)，VDS=常常数数。实实验验证证明明，i D =IDSS(1-vGS/VP)2 (VP VGS 0 )g m=i D/vGS 互导互导 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路P沟道沟道JFET的特性曲线的特性曲线4 场效应管放大电路场效应管放大电路P沟道沟道JFET的特性曲线的特性曲线4 场效应管放大电路场效应管放大电路3主要参数主要参数（1）夹断电压夹断电压 VP （2）饱和漏电流饱和漏电流 IDSS （3）最大漏源电压最大漏源电压 V(BR)D S （4）最大栅源电压最大栅源电压 V(BR)GS （5）直流输入电阻直流输入电阻 RGS （6）低频互导（跨导）低频互导（跨导）g m （7）输出电阻输出电阻 rD （8）最大耗散功率最大耗散功率 PDM 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.2 砷化镓金属砷化镓金属半导体场效应管半导体场效应管 砷化砷化镓（镓（GaAs）是一种单晶化合物，一是一种单晶化合物，一种新型半导体，其电子迁移率比硅约大种新型半导体，其电子迁移率比硅约大510倍。倍。MESFET工作原理与结型场效应管类似工作原理与结型场效应管类似。N沟道沟道MESFET具有高速特性，应用广泛。具有高速特性，应用广泛。P沟道沟道MESFET空穴迁移率底，几乎不用。空穴迁移率底，几乎不用。4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.3 金属金属氧化物氧化物半导体半导体场效应管场效应管（MOSFET）利用半导体表面的电场效应进行工作，利用半导体表面的电场效应进行工作，也称为也称为表面场效应器件表面场效应器件。由于栅极与源极、漏极均无电接触，又由于栅极与源极、漏极均无电接触，又称为称为绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管。分分N沟道沟道和和P沟道沟道两类。两类。每一类又分每一类又分增强型增强型和和耗尽型耗尽型两种。两种。4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路N沟道增强型沟道增强型MOSFET的特性曲线的特性曲线4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路五、各种场效应管的比较五、各种场效应管的比较 4 场效应管放大电路场效应管放大电路六、场效应管使用注意事项六、场效应管使用注意事项P衬底接低电位，衬底接低电位，N衬底接高电位；特殊电路中，衬底接高电位；特殊电路中，源极与衬底相连。源极与衬底相连。通常通常FET的源极与漏极可以互换，其的源极与漏极可以互换，其V-I特性没特性没有明显变化，但有些产品出厂时已将源极与衬有明显变化，但有些产品出厂时已将源极与衬底相连，此时不能源极与漏极互换。底相连，此时不能源极与漏极互换。JFET的栅极电压不能接反，可开路状态下保的栅极电压不能接反，可开路状态下保存；存；MOSFET各电极短路保存。各电极短路保存。焊接时，电烙铁需有外接地线，获断电后焊接。焊接时，电烙铁需有外接地线，获断电后焊接。4 场效应管放大电路场效应管放大电路 作作 业业P190：4.1.2；4.1.3；4.3.1。4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.4.1 FET FET的直流偏置电路及静态分析的直流偏置电路及静态分析 1直流偏置电路直流偏置电路 耗尽型：采用自偏置或分压式自偏。相对于电源为负偏。增强型：正向偏置，分压式固定偏置。4 场效应管放大电路场效应管放大电路自自偏压电路偏压电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路分压式自分压式自偏压电路偏压电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路2静态工作点的确定静态工作点的确定 根据根据FET参数参数IDSS、VP 来确定来确定 ID、VGS P178:例4.4.14 场效应管放大电路场效应管放大电路4.4.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 1小信号模型小信号模型 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路2放大电路放大电路 共源放大电路共源放大电路 共漏放大电路共漏放大电路 共栅放大电路共栅放大电路 4 场效应管放大电路场效应管放大电路Vi=Vg s+g m Vg s Rs=Vg s(1+g m Rs)Vo=-g m Vg s RL Av=Vo/Vi =-g m RL/(1+g m Rs)Ri=Rg;Ro=Rd 反向电压放大反向电压放大 4 场效应管放大电路场效应管放大电路Vi=Vg s+g m Vg s RL=Vg s(1+g m RL)Vo=g m Vg s RL Av=Vo/Vi =g m RL/(1+g m RL)1 Ri=Rg;Ro=Rs/(1/g m)电压跟随器电压跟随器 4 场效应管放大电路场效应管放大电路Vi=-Vg s Vo=-g m Vg s RL Av=Vo/Vi =g m RL Ri=Rs/(1/g m);Ro=Rd 电电流流跟跟随随器器 4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较反相电压放大器反相电压放大器 共射极（共射极（CE）电路电路 共源极（共源极（CS）电路电路电压跟随器电压跟随器 共集电极（共集电极（CC）电路电路 共漏极（共漏极（CD）电路电路电流跟随器电流跟随器 共基极（共基极（CB）电路电路 共栅极（共栅极（CG）电路电路P184:例例 4.5.14 场效应管放大电路场效应管放大电路 作作 业业 P191:4.4.4;4.4.6;4.5.4。4 场效应管放大电路场效应管放大电路