最新场效应管放大电路04659幻灯片.ppt

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1、场效应管放大电路场效应管放大电路04659场效应管结型场效应管结型场效应管 按照场效应三极管的结构划分，有结型场效应管和绝缘栅型场效应管两大类。 1.结构结构夹断区夹断区 用途：做无触点的、接通状态的电子开关。条件：整个沟道都夹断 VVPGS击穿区击穿区VVDSBRDS)( 当漏源电压增大到 时，漏端PN结发生雪崩击穿，使iD 剧增的区域。其值一般为（20 50）V之间。由于VGD=VGS-VDS, 故vGS越负，对应的VP就越小。管子不能在击穿区工作。0iD特点：转移特性曲线转移特性曲线CVGSDDSVfi)(输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制msgdvdivimQGSDQGSD/结型场

2、效应管结型场效应管的特性小结结型场效应管 N沟道耗尽型P沟道耗尽型金属金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管半导体场效应管 绝缘栅型场效应管Metal Oxide Semiconductor MOSFET 分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道增强型： 没有导电沟道，。时，00DGSiv。时，00DGSiv耗尽型： 存在导电沟道，N沟道 P沟道 增强型N沟道 P沟道 耗尽型N沟道沟道增强型增强型场效应管场效应管N沟道沟道增强型增强型场效应管场效应管的工作原理的工作原理（1）栅源电压）栅源电压VGS的控制作用的控制作用 当VGS=0V时，因为漏源之间被两个背靠背的 PN结隔离，

3、因此，即使在D、S之间加上电压, 在D、S间也不可能形成电流。 当 0VGSVT (开启电压)时，果在衬底表面形成一薄层负离子的耗尽层。漏源间仍无载流子的通道。管子仍不能导通，处于截止状态。通过栅极和衬底间的电容作用，将栅极下方P型衬底表层的空穴向下排斥，同时，使两个N区和衬底中的自由电子吸向衬底表层，并与空穴复合而消失，结1 . 栅源电压栅源电压VGS的控制作用的控制作用的N型沟道。把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启电压VT。这时，若在漏源间加电压 VDS，就能产生漏极电流 I D，即管子开启。 VGS值越大，沟道内自由电子越多，沟道电阻越小，在同样 VDS 电压作用下， I D 越大

4、。这样，就实现了输入电压 VGS 对输出电流 I D 的控制。 当VGSVT时，衬底中的电子进一步被吸至栅极下方的P型衬底表层，使衬底表层中的自由电子数量大于空穴数量，该薄层转换为N型半导体，称此为反型层。形成N源区到N漏区VDSI D栅源电压栅源电压VGS对漏极电流对漏极电流ID的控制作用的控制作用2 .2 .漏源电压漏源电压VDS对沟道导电能力的影响对沟道导电能力的影响间电压最小，其值为： VGD=VGS-VDS , 由此 感生的沟道也最浅。可见，在VDS作用下导电沟道的深度是不均匀的，沟道呈锥形分布。若VDS进一步增大，直至VGD=VT，即VGS-VDS=VT或VDS=VGS-VT 时，

5、则漏端沟道消失，出现预夹断点。A 当VDS增加到使VGD=VT时，漏极处沟道将缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。源区的自由电子在VDS电场力的作用下，仍能沿着沟道向漏端漂移，一旦到达预夹断区的边界处，就能被预夹断区内的电场力扫至漏区，形成漏极电流。 当VDS增加到使VGDVT时，预夹断点向源极端延伸成小的夹断区。由于预夹断区呈现高阻，而未夹断沟道部分为低阻，因此， VDS增加的部分基本上降落在该夹断区内，而沟道中的电场力基本不变，漂移电流基本不变，所以，从漏端沟道出现预夹断点开始， ID基本不随VDS增加而变化。增强型增强型MOSFET的工作原理的工作原理MOSFET的特性曲线特性曲线VVVT

6、GSDS1.1.漏极输出特性曲线漏极输出特性曲线2.转移特性曲线转移特性曲线 VGS对对ID的控制特性的控制特性 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。 其量纲为mA/V，称gm为跨导。 gm=ID/VGSQ （mS) ID=f(VGS)VDS=常数增强型MOS管特性小结绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型耗尽型MOSFET N沟道耗尽型MOS管，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子，在管子制造过程中，这些正离子已经在漏源之间的衬底表面感应出反型层，形成了导电沟道。 因此，使用时无须加开启电压（VGS=0），只要加漏源电压，就会有漏极电流。当V

7、GS0 时，将使ID进一步增加。VGS0时，随着VGS 的减小ID 逐渐减小，直至 ID=0。对应ID=0 的 VGS 值为夹断电压 VP 。耗尽型MOSFET的特性曲线绝缘栅场效应管 N沟道耗尽型P 沟道耗尽型场效应三极管的参数和型号一、一、 场效应三极管的参数场效应三极管的参数1. 开启电压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。 2. 夹断电压VP 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VP时,漏极 电流为零。 3. 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。4. 输入电阻输入电阻RGS 结型场效应三极管，

8、反偏时RGS约大于107；绝缘栅型场效应三极管, RGS约是1091015。 5. 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， gm可以在转 移特性曲线上求取，单位是mS (毫西门子)。 6.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。(2) (2) 场效应三极管的型号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。如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道

9、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。 参 数型号PDM mW IDSS mA VRDS VVRGS V VP V gmmA/ V fM MHz3DJ2D 100 20 20 -4 2 3003DJ7E 100 20 20 -4 3 903DJ15H 100 611 20 20 -5.5 83DO2E 1000.351.2 12 25 1000CS11C 1000.31 -25 -4 2 绝缘栅增强型N沟P沟绝缘栅耗尽型 N沟道P 沟道场效应管场效应管放大电路放大电路（1）偏置电路及静态分析分压式自偏压电路分压式自偏压电路直流通道VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2)VGS= VGVS= VGIDRID= IDSS1(VGS /VP)2VDS= VDDID(R+Rd ) 由此可以解出由此可以解出VGS、ID和和VDS。(1)(1)直流分析直流分析小信号分析法小信号分析法低频模型高频模型(2)(2)交流分析交流分析小信号等效电路电压放大倍数电压放大倍数RgRgVVAvmLmio1RVgVVgsmgsi)1 (RgVmgsLgsmoRVgVLdLRRR/输入电阻输入电阻)/(g2g1g3iRRRR 输出电阻输出电阻doRR 35 结束语结束语