场效应管及基本放大电路精选PPT.ppt

关于场效应管及基本放大电路第1页，讲稿共81张，创作于星期日第一节第一节 MOSMOS场效应极管场效应极管场效应管场效应管：是仅由一种载流子参与导电的半导体器件，是以输入电：是仅由一种载流子参与导电的半导体器件，是以输入电压控制输出电流的的半导体器件。压控制输出电流的的半导体器件。1.1.根据载流子来划分：根据载流子来划分：N N沟道沟道器件：电子作为载流子的。器件：电子作为载流子的。P P沟道沟道器件：空穴作为载流子的。器件：空穴作为载流子的。2.2.根据根据结构来划分：结构来划分：结型结型场效应管场效应管JFET：绝缘栅型绝缘栅型场效应管场效应管IGFET：第2页，讲稿共81张，创作于星期日(一一)增强型增强型MOSFET结构结构N沟道增强型沟道增强型MOSFET 的结构如图：的结构如图：D为漏极，相当为漏极，相当C；G为栅极，相当为栅极，相当B；S为源极，相当为源极，相当E。一、N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管的工作原理场效应管的工作原理绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSFET分为：分为：增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道N沟道增强型沟道增强型 MOSFET结构示意图结构示意图栅压为零时栅压为零时有沟道有沟道栅压为零时栅压为零时无沟道无沟道P型硅作衬型硅作衬底浓度较低底浓度较低引出电极引出电极B在在P P型衬底上生成型衬底上生成S Si iO O2 2薄膜绝缘层薄膜绝缘层引出电极引出电极G极极用光刻工艺扩散两用光刻工艺扩散两个高掺杂的个高掺杂的N N型区，型区，从从N N型区引出电极：型区引出电极：S极和极和D极极第3页，讲稿共81张，创作于星期日由于由于BS短接短接,G与衬底与衬底B间产生电场，电子被正极板吸引间产生电场，电子被正极板吸引,空穴被排空穴被排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子耗尽层中的少子电子，将向表层运动，但数量有限，不足以电子，将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍不能形成漏极电流形成沟道，所以仍不能形成漏极电流ID。1栅源电压栅源电压UGS的控制作用的控制作用漏源之间相当两个背靠背的漏源之间相当两个背靠背的 二极管，二极管，在在D、S之间加上电压不会在之间加上电压不会在D、S间形成电流。即间形成电流。即:ID=0（二）（二）工作原理工作原理(1).当当UGS=0V时时:(2).0UGSUT时时:第4页，讲稿共81张，创作于星期日(3).当当UGS=UT:(UT 称为开启电压称为开启电压)1.在在UGS=0V时时ID=0;2.只有当只有当UGSUT后才会出现漏极电流，这种后才会出现漏极电流，这种MOS管管称为称为增强型增强型MOS管管。出现反型层出现反型层,与与N形成一体形成一体,形成导电沟道形成导电沟道;当当UDS0时时:D 沟道沟道 S之间形成漏极电流。之间形成漏极电流。(4).当当UGS UT:(UT 称为开启电压称为开启电压)随着随着UGS的继续增加，沟道加的继续增加，沟道加厚厚，沟道电阻，沟道电阻，ID将不断将不断（续）工作原理（续）工作原理结结 论论第5页，讲稿共81张，创作于星期日(1).转移特性曲线的斜率转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。(2).gm 的量纲为的量纲为mA/V，所以，所以gm也称为也称为跨导跨导。跨导的定义式如下：。跨导的定义式如下：图图03.14 转移特性曲线转移特性曲线gm=ID/UGS UDS=const (单位单位mA/V)（三）（三）特性曲线特性曲线UGS对对ID的控制关系可用如下曲的控制关系可用如下曲线描述，称为线描述，称为转移特性曲线转移特性曲线ID=f(UGS)UDS=const1.转移转移特性曲线特性曲线如图：如图：第6页，讲稿共81张，创作于星期日(1).UGS0随随UGS 沟道加厚沟道加厚沟道电阻沟道电阻 ID UDS正向减小，曲线右移，但正向减小，曲线右移，但UDS不同的曲线差别很小不同的曲线差别很小在恒流区在恒流区转移特性曲线中转移特性曲线中ID 与与UDS的关系为：的关系为：ID=K(UGS-UT)2 ;式中式中K为导电因子为导电因子ID=(UGS-UT)2 n COXW/2L短沟道时：短沟道时：ID=K(UGS-UT)2(1+UDS)第7页，讲稿共81张，创作于星期日且且UGS固定为某一很小值时：固定为某一很小值时：UDS与漏极电流与漏极电流ID之间呈线性关系。之间呈线性关系。图图03.15(a)漏源电压漏源电压UDS对沟对沟道的影响道的影响(动画2-5)2 2输出特性曲线输出特性曲线 此时有如下关系此时有如下关系:（1）可变电阻区可变电阻区UGSUT:反映了漏源电压反映了漏源电压UDS对漏极电流对漏极电流ID的控制作用：的控制作用：ID=f(UDS)UGS=constID=K(UGS-UT)2UDS 由上式可知由上式可知:UGS一定恒流区内：一定恒流区内：Ron=dUDS/dID|dUGS=0 Ron=L/n COXW(UGS-UT)1.UGS恒定时近似为常数。恒定时近似为常数。2.Ron随随UGS而变化，故称而变化，故称可变电阻区。可变电阻区。第8页，讲稿共81张，创作于星期日图图03.16 漏极输出特性曲线漏极输出特性曲线第9页，讲稿共81张，创作于星期日 当当UDS=UGS-UT时时:(由于的存在，导电沟道不均匀由于的存在，导电沟道不均匀)此时漏极端的导电沟道将开始消失（称预夹断）此时漏极端的导电沟道将开始消失（称预夹断）(2)恒流区：恒流区：UDS=0或较小时或较小时:(即即UGDUT)当当U UGSGS一定时：一定时：I ID D随随U UDSDS基本不变，基本不变，I ID D恒定称恒流区。恒定称恒流区。当当UDS UGS-UT时时:随随UDS 夹断点向移动，耗尽层的电夹断点向移动，耗尽层的电阻很高（高于沟道电阻）所以新增阻很高（高于沟道电阻）所以新增UDS几乎全部降在耗尽层几乎全部降在耗尽层两端，两端，ID不随不随UDS而变而变。(3)击穿区：击穿区：当当UDS 增加到某一临界值时，增加到某一临界值时，ID （急剧）即（急剧）即D与衬底之间击与衬底之间击穿。穿。第10页，讲稿共81张，创作于星期日漏源电压漏源电压UDS对沟对沟道的影响道的影响图图03.16 漏极输出特性曲线漏极输出特性曲线当当U UGSGSU UT T，且固定为某一值时，且固定为某一值时:UDS对对ID的影响的关系曲线称为的影响的关系曲线称为漏极输出特性曲线漏极输出特性曲线。第11页，讲稿共81张，创作于星期日U UGSGS0 0时；时；随着随着U UGSGS的减小漏极电流逐渐减小，的减小漏极电流逐渐减小，直至直至I ID D=0=0。对应。对应I ID D=0=0的的U UGSGS称为夹断称为夹断 电压，用符号电压，用符号U UGS(off)GS(off)表示，有时也用表示，有时也用U UP P表示。表示。N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET的结构和符号如图所示，的结构和符号如图所示，(二二)N N沟沟 道道 耗耗 尽尽 型型M M O O S S F F E E T T当当U UGSGS=0=0时；时；正离子已感应出反型层，在漏正离子已感应出反型层，在漏 源之间形成了沟道。只要有漏源之间形成了沟道。只要有漏 源电压，就有漏极电流存在源电压，就有漏极电流存在。(a)结构示意图结构示意图在栅极下方的在栅极下方的SiO2SiO2绝缘层中掺入了大绝缘层中掺入了大量的金属正离子。量的金属正离子。当当U UGSGS0 0时；时；将使将使I ID D进一步增加。进一步增加。第12页，讲稿共81张，创作于星期日图图03.17 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET的结构和转移特性曲线的结构和转移特性曲线N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET的转移特性曲线的转移特性曲线:如图所示如图所示第13页，讲稿共81张，创作于星期日N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET的输出特性曲线的输出特性曲线:图图03.18N沟道耗尽型的输出特性曲线沟道耗尽型的输出特性曲线第14页，讲稿共81张，创作于星期日P沟道沟道MOSFET的工作原理与的工作原理与N沟道沟道MOSFET完全相完全相同。同。区别是导电的载流子不同，供电电压极性不同。区别是导电的载流子不同，供电电压极性不同。同双极型三极管有同双极型三极管有NPN型和型和PNP型一样。型一样。(三三)P沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET第15页，讲稿共81张，创作于星期日场效应管的特性曲线类型比较多，根据导电沟道不同，场效应管的特性曲线类型比较多，根据导电沟道不同，以及增强型还是耗尽型以及增强型还是耗尽型,可有四种转移特性曲线和输出可有四种转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。如果按统一规定正方向，特性曲线就要画在不同的如果按统一规定正方向，特性曲线就要画在不同的象限。象限。为便于绘制，将为便于绘制，将P沟道管子的正方向反过来设定。沟道管子的正方向反过来设定。有关曲线绘于下图之中。有关曲线绘于下图之中。2.2.伏安特性曲线伏安特性曲线第16页，讲稿共81张，创作于星期日 图图03.18 各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管N沟沟道道增增强强型型P沟沟道道增增强强型型第17页，讲稿共81张，创作于星期日绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管 N沟沟道道耗耗尽尽型型P 沟沟道道耗耗尽尽型型第18页，讲稿共81张，创作于星期日结结型型场场效效应应管管 N沟沟道道耗耗尽尽型型P沟沟道道耗耗尽尽型型第19页，讲稿共81张，创作于星期日第二节第二节 结型场效应三极管结型场效应三极管JFET的结构与的结构与MOSFET相似，相似，工作机理也相同。如图工作机理也相同。如图:在在N型半导体硅片的两侧各制造一个型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个结，形成两个PN结夹一个结夹一个N型型沟道的结构。沟道的结构。P区即为区即为栅极栅极;N型硅的一端是型硅的一端是漏极漏极;另一端是另一端是源极源极。图图03.19 结型场效应三极管的结构结型场效应三极管的结构一一.结型场效应三极管的结构结型场效应三极管的结构:栅极栅极漏极漏极源极源极第20页，讲稿共81张，创作于星期日 二二.结型场效应三极管的工作原理结型场效应三极管的工作原理结型场效应管没有绝缘层，只能工作反偏结型场效应管没有绝缘层，只能工作反偏的条件下。的条件下。N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区。压区。P沟道的只能工作在正栅压区，否则将会沟道的只能工作在正栅压区，否则将会出现栅流。出现栅流。现以现以N沟道为例说明其工作原理。沟道为例说明其工作原理。第21页，讲稿共81张，创作于星期日 栅源电压对沟道的控制作用栅源电压对沟道的控制作用4.当漏极电流为零时所对应的栅源电压当漏极电流为零时所对应的栅源电压UGS称为夹断电压称为夹断电压UP、这一这一过程如图过程如图02.20所示。所示。1.当当UGS=0时时:耗尽层、沟道宽，沟道电阻小，耗尽层、沟道宽，沟道电阻小，N区电子随区电子随UDS ，产生，产生 ID并并。2.当当UGS0时（即负压）时时（即负压）时:PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小。将减小。3.当当UGS继续减小（即负压继续减小（即负压 ）：）：沟道继续变窄，并在极附近耗尽层相遇，称预夹断，沟道继续变窄，并在极附近耗尽层相遇，称预夹断，ID继续继续减小直至为减小直至为0。第22页，讲稿共81张，创作于星期日图图02.21 漏源电压对沟道的控制作用漏源电压对沟道的控制作用第23页，讲稿共81张，创作于星期日 漏源电压对沟道的控制作用漏源电压对沟道的控制作用当当UDS增加到使增加到使UGD=UGS-UDS=UGS(off)时；时；在紧靠漏极处出现预夹断，所示。在紧靠漏极处出现预夹断，所示。当当UDS继续增加；继续增加；漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应管十分相似，见图以上过程与绝缘栅场效应管十分相似，见图03.15。当当UGSUGS(off)；若漏源电压若漏源电压UDS从零开始增加，则从零开始增加，则UGD=UGS-UDS将随将随 之减小。使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从之减小。使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从 左至右呈楔形分布，所示。左至右呈楔形分布，所示。第24页，讲稿共81张，创作于星期日(三三)结型场效应三极管的特性曲线结型场效应三极管的特性曲线它与它与MOSFET的特性曲线基本相同，只不过的特性曲线基本相同，只不过MOSFET的栅压可正可负，的栅压可正可负，而结型场效应三极管的栅压只能是而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或沟道的为正或N沟沟道的为负。道的为负。JFET的特性曲线有两条：的特性曲线有两条：转移特性曲线：转移特性曲线：输出特性：输出特性：第25页，讲稿共81张，创作于星期日场效应管场效应管1.分类分类按导电沟道分按导电沟道分 N 沟道沟道P 沟道沟道按结构分按结构分 绝缘栅型绝缘栅型(MOS)结型结型按特性分按特性分 增强型增强型耗尽型耗尽型uGS=0 时，时，iD=0uGS=0 时，时，iD 0增强型增强型耗尽型耗尽型(耗尽型耗尽型)第26页，讲稿共81张，创作于星期日2.特点特点栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流输入电阻高，工艺简单，易集成输入电阻高，工艺简单，易集成由于由于 FET 无栅极电流，故采用无栅极电流，故采用转移特性转移特性和和输出特性输出特性描述描述3.特性特性不同类型不同类型 FET 的特性比较参见的特性比较参见 表表5-2 第第 16 4页页第27页，讲稿共81张，创作于星期日不同类型不同类型 FET 转移特性比较转移特性比较结型结型N 沟道沟道uGS/ViD/mAO增强型增强型耗尽型耗尽型MOS 管管(耗尽型耗尽型)IDSS开启电压开启电压UGS(th)夹断电压夹断电压UGS(off)IDO 是是 uGS=2UGS(th)时的时的 iD 值值第28页，讲稿共81张，创作于星期日第三节第三节 场效应管的主要参数和微变等效电路场效应管的主要参数和微变等效电路 一一 场效应管的直流参数场效应管的直流参数 二二 场效应管的微变参数场效应管的微变参数 三三 场效应管的型号场效应管的型号 四四 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路第29页，讲稿共81张，创作于星期日 开启电压是开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电的绝对值增强型管的参数，栅源电压小于开启电的绝对值,场效场效应管不能导通应管不能导通(即即IG=0)。夹断电压是耗尽型夹断电压是耗尽型FET的参数，当漏极电流为零时的参数，当漏极电流为零时,UGS=U P耗尽型场效应三极管当耗尽型场效应三极管当UGS=0时所对应的漏极电流。时所对应的漏极电流。一一 场效应三极管的直流参数场效应三极管的直流参数开启电压开启电压 UT夹断电压夹断电压UP饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS 场效应管栅源输入电阻场效应管栅源输入电阻RGS：栅源间加固定电压栅源间加固定电压UGS栅极电流栅极电流IGS之比，输入电阻的典型值之比，输入电阻的典型值:结型场效应管，反偏时结型场效应管，反偏时RGS约大于约大于107，绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管RGS约是约是1091015。漏漏源、栅源击穿电压源、栅源击穿电压BUDS、B UGS第30页，讲稿共81张，创作于星期日低频跨导低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，gm可以在转可以在转 移移 特特性曲线性曲线上求取，单位是上求取，单位是mA/V或或mS(毫西门子毫西门子)。二二 场效应管的微变参数场效应管的微变参数(1).图解法求解：在曲线上作切线，其斜率为图解法求解：在曲线上作切线，其斜率为gm第31页，讲稿共81张，创作于星期日(2).解析法求解：解析法求解：增强型增强型MOSFET:gm=1/Ron耗尽型耗尽型MOSFET:gm=-(1-UGS/Up)2 IDSS/Up衬底跨导衬底跨导gmb 漏极电阻漏极电阻rdS：可在输出特性曲线上求解：可在输出特性曲线上求解第32页，讲稿共81张，创作于星期日导通电阻导通电阻Ron：极间电容极间电容:包括包括CgS、Cgd、Cgb、Csd、Csb、Cdb。在恒流区：在恒流区：下表列出了下表列出了MOS管参数管参数第33页，讲稿共81张，创作于星期日表表3-2 3-2 常用场效应三极管的参数常用场效应三极管的参数第34页，讲稿共81张，创作于星期日 三三 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路1.1.低频等效电路：低频等效电路：Ugs+-gm Ugs1/gds+-Ugs+IdFET低频微变等效电路（低频微变等效电路（dUBS=0）第35页，讲稿共81张，创作于星期日2.2.高频等效电路：高频等效电路：FET高频微变等效电路（高频微变等效电路（dUBS=0）UgsGSgm Ugs1/gds DSUgsIdCdsCgs第36页，讲稿共81张，创作于星期日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第37页，讲稿共81张，创作于星期日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(续续)第38页，讲稿共81张，创作于星期日第四节第四节 场效应管的基本放大电路场效应管的基本放大电路一一 场效应管的偏置电路场效应管的偏置电路二二 外加偏置电路外加偏置电路三三 三种基本放大电路三种基本放大电路四四 三种接法基本放大电路的比较三种接法基本放大电路的比较第39页，讲稿共81张，创作于星期日一一 场效应管的偏置电路场效应管的偏置电路（一）（一）自给偏置电路自给偏置电路：(1).UGS=0时：时：IS=IDRS两端电压为：两端电压为：US=IS RS(2).由于由于 IG=0;UG=0:UGS=-IS RS=-ID RS 由此构成支流偏压，所以称为自给偏压式。由此构成支流偏压，所以称为自给偏压式。1.基本型自给偏置电路基本型自给偏置电路：基本型基本型自给偏置电路自给偏置电路第40页，讲稿共81张，创作于星期日2 2.改进型自给偏置电路改进型自给偏置电路：(1).由由R1=R2分压，给分压，给RG一个固定偏压。一个固定偏压。RG很大以减小对输入电阻的影响。很大以减小对输入电阻的影响。(2).对于耗尽型对于耗尽型FET：UGS=EDR2/(R1+R2)-ID RS 此时：此时：RS大大Q点不会低。点不会低。改进型自给偏置电路改进型自给偏置电路ID=IDSS1(UGS/Up)2第41页，讲稿共81张，创作于星期日（二）外加偏置电路：（二）外加偏置电路：外加偏置电路外加偏置电路对于增强型对于增强型MOSFET:UGS=0时：时：ID=0(1).此时靠外加偏压：此时靠外加偏压：UGS=EDRL/(R1+R2)(2).改进型外加偏压：改进型外加偏压：UGS=EDRL/(R1+R2)-ID RS对于对于JFET,须保证须保证|US|US|时，放大器具有正确的偏压。时，放大器具有正确的偏压。耗尽型以自给偏压为主耗尽型以自给偏压为主第42页，讲稿共81张，创作于星期日二二 三种基本放大电路三种基本放大电路结型共源放大器电路结型共源放大器电路电压增益为电压增益为:1.未接未接CS时时:等效电路如图等效电路如图:一般一般 rds RD RL RS;rds可忽略可忽略.（一）（一）共源组态基本放大器共源组态基本放大器第43页，讲稿共81张，创作于星期日放大器的输入电阻为放大器的输入电阻为:放大器的输出电阻为放大器的输出电阻为:ri=RG+(R1/R2)RGro RD2.接入接入CS时时:Ugs-gm Ugsrds+-Uo+GUiRDRLR1RGR2SDri ro AU -gm RDri=RG+(R1/R2)RGro=RD/rds RD第44页，讲稿共81张，创作于星期日结型共漏放大器电路结型共漏放大器电路电压增益为电压增益为:其等效电路如图其等效电路如图:（二）（二）共漏组态基本放大器共漏组态基本放大器共漏放大器电路如图共漏放大器电路如图:ri=RG输入电阻为输入电阻为:式中式中:Rs=rds/Rs/RL Rs/RL 1第45页，讲稿共81张，创作于星期日求输入电阻求输入电阻:1.画等效电路画等效电路：令：令Ui=0、RL开路；在输出端加测试电压开路；在输出端加测试电压Uot2.求输入电阻求输入电阻:Ugs=-Uot ;Iot=Uot(1/Rs+gm)根据输出电阻的定义：根据输出电阻的定义：ro=Uot/Iot=Rs/（1/gm）第46页，讲稿共81张，创作于星期日（三）（三）共栅组态基本放大器共栅组态基本放大器其等效电路如图其等效电路如图:共栅放大器电路如图共栅放大器电路如图:-+-Uo+GUiRDRLRsSDED3-24.共栅放大器共栅放大器典型电路典型电路电压增益为电压增益为:式中式中:RD=RD/RL3-22.共栅放大器共栅放大器等效等效电路电路(电流源电流源)3-22.共栅放大器共栅放大器等效等效电路电路(电压源电压源)第47页，讲稿共81张，创作于星期日ri=Rs/ri输入电阻为输入电阻为:-gm rds Uirds+-Uo+GUiRDRsSDId+-3-22.共栅放大器共栅放大器等效等效电路电路(电压源电压源)ririri=Ui/Id 1/gm当当rds RD,gm rds 1时：时：所以：所以：ri Rs/（1/gm）输出电阻为输出电阻为:ro RD/rds RDro第48页，讲稿共81张，创作于星期日表表3-3 FET 3-3 FET 三种组态性能比较三种组态性能比较第49页，讲稿共81张，创作于星期日一一 共源组态基本放大电路共源组态基本放大电路场效应管共源基本放大电路，可与共射组态的晶体管放场效应管共源基本放大电路，可与共射组态的晶体管放大电路相对应。大电路相对应。区别是场效应三极管是电压控制电流源，即区别是场效应三极管是电压控制电流源，即VCCS。图图 03.28结型共源组态接法基本放大电路结型共源组态接法基本放大电路第50页，讲稿共81张，创作于星期日(1)(1)直流分析直流分析共源基本放大电路的直流通道画出共源基本放大电路的直流通道画出,如图如图03.2903.29所示。所示。03.29 共源基本放大共源基本放大 电路的直流通道电路的直流通道则则JFET和和MOSFET的直流通的直流通道和交流通道是一样的道和交流通道是一样的。图中图中R1、R2是栅极偏置电阻，是栅极偏置电阻，Rs是源极电阻，是源极电阻，Rd是漏极负载是漏极负载电阻。电阻。与共射基本放大电路的与共射基本放大电路的Rb1、Rb2，Re和和Rc分别一一对应。分别一一对应。结型场效应管栅源结型场效应管栅源PN结是反结是反偏工作，无栅流。偏工作，无栅流。第51页，讲稿共81张，创作于星期日UG=UDDR2/(R1+R2)UGS=UGUS=UGIDR ID=IDSS1(UGS/Up)2 UDS=UDDID(Rd+R)03.29 共源基本放大共源基本放大 电路的直流通道电路的直流通道根据图根据图03.29可写出下列方程：可写出下列方程：于是可以解出于是可以解出UGS、ID和和UDS。第52页，讲稿共81张，创作于星期日二二 共漏组态基本放大电路共漏组态基本放大电路图图 03.32 03.32 共漏组态放大电路共漏组态放大电路 03.33 03.33 直流通道直流通道其直流工作状态和动态分析如下。其直流工作状态和动态分析如下。共漏组态基本放大电路的直流通道画于图共漏组态基本放大电路的直流通道画于图3.333.33，于是有：于是有：UG=UDDRg2/(Rg1+Rg2)UGS=UGUS=UGIDR ID=IDSS1(UGS/Up)2 UDS=UDDIDR(1)(1)直流分析直流分析第53页，讲稿共81张，创作于星期日三三 共栅组态基本放大电路共栅组态基本放大电路(1)(1)直流分析直流分析 与共源组态放大电路相同。与共源组态放大电路相同。图图 03.36共栅组态放大电路共栅组态放大电路 图图 03.36共栅组态放大电路共栅组态放大电路 共栅组态放大电路共栅组态放大电路第54页，讲稿共81张，创作于星期日回顾回顾：场效应晶体管知识场效应晶体管知识场效应管与晶体管不同，它是多子导场效应管与晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种场效应管有两种:N沟道沟道P沟道沟道耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型第55页，讲稿共81张，创作于星期日 MOS绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（N沟道）沟道）（1）结构结构PNNGSDP型基底型基底两个两个N区区SiO2绝缘层绝缘层金属铝金属铝N导电沟道导电沟道未预留未预留 N沟道增强型沟道增强型预留预留 N沟道耗尽型沟道耗尽型第56页，讲稿共81张，创作于星期日PNNGSDN沟道增强型沟道增强型（2）符号）符号N沟道耗尽型沟道耗尽型GSD栅极栅极漏极漏极源极源极GSD第57页，讲稿共81张，创作于星期日N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线IDmAVUDSUGS 实验线路实验线路(共源极接法共源极接法)GSDRDPNNGSD第58页，讲稿共81张，创作于星期日NMOS场效应管转移特性场效应管转移特性N沟道耗尽型沟道耗尽型（UGS=0时，时，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夹断电压夹断电压UGS有正有正有负有负N沟道增强型沟道增强型（UGS=0时，时，ID=0）GSDIDUGSUGS（th）开启电压开启电压UGS全正全正第59页，讲稿共81张，创作于星期日UGS=3VU DS（V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V开启电压开启电压UGS（th）=1V固定一个固定一个U DS，画出，画出ID和和UGS的关系曲线，称为转移特性的关系曲线，称为转移特性曲线曲线增强型增强型NMOS场效应管场效应管输出特性曲线输出特性曲线第60页，讲稿共81张，创作于星期日增强型增强型NMOS场效应管转移特性场效应管转移特性N沟道增强型沟道增强型（UGS=0时，时，ID=0）GSDIDUGSUGS（th）开启电压开启电压UGS全正全正第61页，讲稿共81张，创作于星期日耗尽型耗尽型NMOS场效应管场效应管输出特性曲线输出特性曲线UGS=0VU DS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夹断电压夹断电压UP=-2V固定一个固定一个U DS，画出，画出ID和和UGS的关系曲线，称为转移特性的关系曲线，称为转移特性曲线曲线第62页，讲稿共81张，创作于星期日耗尽型耗尽型NMOS场效应管转移特性场效应管转移特性N沟道耗尽型沟道耗尽型（UGS=0时，时，有有ID）GSD0UGS（off）IDUGS夹断电压夹断电压UGS有正有正有负有负第63页，讲稿共81张，创作于星期日跨导跨导gmUGS=0VU DS（V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V=ID/UGS=（3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V UGS ID夹断区夹断区可可变变电电阻阻区区恒流区恒流区第64页，讲稿共81张，创作于星期日场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路输入回路：开路输入回路：开路输出回路：交流压控恒流源，电流输出回路：交流压控恒流源，电流GSD+-GSD第65页，讲稿共81张，创作于星期日5.2 场效应管共源极放大电路场效应管共源极放大电路11.6.1 电路的组成原则及分析方法电路的组成原则及分析方法(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工作静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区在恒流区 (2).动态动态:能为交流信号提供通路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。分析方法分析方法第66页，讲稿共81张，创作于星期日设：设：UGS=0则：则：VG VS而：而：IG=0直流通道直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG第67页，讲稿共81张，创作于星期日 动态分析动态分析微变等效电路微变等效电路+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid第68页，讲稿共81张，创作于星期日 动态分析：动态分析：UgsUiriroUoUgsgmId=SGR2R1RGRL DRLRD=gm UiRL 电压放大倍数电压放大倍数负号表示输出输入反相负号表示输出输入反相第69页，讲稿共81张，创作于星期日电压放大倍数估算电压放大倍数估算R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm=3mA/VUDD=20V=-3（10/10）=-15RL=RD/RL第70页，讲稿共81张，创作于星期日ro=RD =10K SGR2R1RGRL DRLRD输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻=1+0.15/0.05=1.0375M R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm=3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1/R2第71页，讲稿共81张，创作于星期日补充：补充：源极输出器（共漏极放大电路）源极输出器（共漏极放大电路）uo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm=3mA/VUDD=20V第72页，讲稿共81张，创作于星期日静态工作点静态工作点:=US UGUDS=UDD-US=20-5=15Vuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K第73页，讲稿共81张，创作于星期日uo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K微变等效电路：微变等效电路：第74页，讲稿共81张，创作于星期日微变等效电路：微变等效电路：riro ro Ui=Ugs+UoUo=Id(RS/RL)=gm Ugs RLGR2R1RGSDRLRS第75页，讲稿共81张，创作于星期日求求rigR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1/R2第76页，讲稿共81张，创作于星期日求求ro加压求流法加压求流法ro ro=RS1+gm RSIogR2R1RGsRS第77页，讲稿共81张，创作于星期日ri=RG+R1/R2R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k gm=3mA/VUDD=20V=3 (10/10)/1+3 (10/10)=0.94=RS1+gm RSro=10/(1+3 10)=0.323 k 代入数值计算代入数值计算=1+0.15/0.05=1.0375 M AV=gm RL1+gm RLuo+UDD +20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K第78页，讲稿共81张，创作于星期日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)输入输出反输入输出反相，电压放大倍数大于相，电压放大倍数大于1；输出电阻；输出电阻=RD。(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于倍数小于1且约等于且约等于1；输出电阻小。；输出电阻小。第79页，讲稿共81张，创作于星期日几个名词几个名词场效应管放大器场效应管放大器共源极放大器共源极放大器共漏极放大器共漏极放大器三极管放大器三极管放大器共发射极放大器共发射极放大器共集电极放大器共集电极放大器共基极放大器共基极放大器第80页，讲稿共81张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第81页，讲稿共81张，创作于星期日