模拟电子技术电子教案第四章精选文档.ppt

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1、模拟电子技术电子教案第四章本讲稿第一页，共四十一页第四章 场效应管放大电路本讲稿第二页，共四十一页教学目标 场场效效应应管管是是电电压压控控制制器器件件。建建议议在在学学习习本本章章内内容容时时，注注意意与与三三极极管管及及三三极极管管放放大大电路对比学习。本章应掌握以下内容：电路对比学习。本章应掌握以下内容：l 掌握效应管的主要特点掌握效应管的主要特点l 熟悉场效应管的工作原理熟悉场效应管的工作原理l 了解场效应管放大器的分析方法了解场效应管放大器的分析方法本讲稿第三页，共四十一页教学内容4.1 结型场效应管结型场效应管4.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管4.3 场效应管的主要参数场效应管的

2、主要参数4.4 场效应管的特点场效应管的特点4.5 场效应管放大电路场效应管放大电路本讲稿第四页，共四十一页 晶晶体体三三极极管管是是电电流流控控制制器器件件，输输入入端端始始终终存存在在电电流流，故故晶晶体体三三极极管管组组成成的的放放大大电电路路，其其输入电阻均不高。输入电阻均不高。场场效效应应管管是是电电压压控控制制器器件件，输输入入端端电电流流可可以以为为零零，故故晶晶体体三三极极管管组组成成的的放放大大电电路路，其输入电阻可以做得很大。其输入电阻可以做得很大。本讲稿第五页，共四十一页l场效应管分类场效应管分类l按按其其结结构构的的不不同同分分为为结结型型场场效效应应管管和和绝绝缘栅型

3、场效应管缘栅型场效应管。l按工作性能可分为按工作性能可分为耗尽型耗尽型和和增强型增强型。l根根据据载载流流子子通通道道又又可可分分为为N N沟沟道道场场效效应应管管和和P P沟道场效应管沟道场效应管。本讲稿第六页，共四十一页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)分类分类本讲稿第七页，共四十一页4.1 结型场效应管本讲稿第八页，共四十一页1.1.结构、符号结构、符号本讲稿第九页，共四十一页2.2.工作原理工作原理本讲稿第十页，共四十一页2.2.工作原理

4、工作原理本讲稿第十一页，共四十一页l 结结型型场场效效应应管管的的工工作作基基理理仍仍是是PNPN结结。此时此时PNPN结必须是反向偏置结必须是反向偏置l 其其工工作作过过程程：改改变变栅栅极极电电压压U UGSGS的的大大小小改改变变PNPN结结阻阻挡挡层层的的宽宽窄窄改改变变载载流流子子通通道道(沟沟道道)的的宽宽窄窄改改变变通通道道电电阻阻的的大大小小从而控制漏极电流从而控制漏极电流i iD D的大小。的大小。工作原理小结工作原理小结本讲稿第十二页，共四十一页3.3.特性曲线特性曲线输出特性曲线输出特性曲线反反映了当栅源电压映了当栅源电压一定时，漏极电一定时，漏极电流流i iD D与漏源

5、电压与漏源电压U UDSDS间的关系曲间的关系曲线线 本讲稿第十三页，共四十一页3.3.特性曲线特性曲线6 65 54 43 32 21 1u u /V VGSGSP PU U =-4=-4V Vi i /mAmAD DDSSDSSI I0 0-1-1-2-2-3-3-4-4图图 4-5 4-5 N N沟道结型场效应管的转移特性曲线沟道结型场效应管的转移特性曲线转转移移特特性性曲曲线线反反映映了了栅栅极极电电压压对对漏漏极极电电流流的的控控制制能能力力，即即i iD D=f(U=f(UGSGS)|)|U UDS=DS=常常数数 U Up p为夹断为夹断电压电压 本讲稿第十四页，共四十一页3.3

6、.特性曲线特性曲线本讲稿第十五页，共四十一页3.3.特性曲线特性曲线VP本讲稿第十六页，共四十一页小结小结 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管所以场效应管也称为单极型三极管。JFETJFETJFETJFET是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，i i i iD D受受受受U U U UGSGS控制控制控制控制预夹断前预夹断前i iD D D D与与与与U U U UDSDS呈近似线性关系；预夹断后，呈近似线性关系；预夹断后，i iD D趋于饱和。趋于饱和。趋于饱和。趋于饱和。为

7、什么为什么JFETJFET的输入电阻比的输入电阻比BJTBJT高得多？高得多？JFETJFET栅极与沟道间的栅极与沟道间的PNPN结是反向偏置的，因结是反向偏置的，因 此此i iG G G G 0 0，输入电阻很高。，输入电阻很高。本讲稿第十七页，共四十一页4.2 绝缘栅场效应管增强型增强型(Enhancement)耗尽型耗尽型(Depletion)N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)本讲稿第十八页，共四十一页1.1.增强型结构、符号增强型结构、符号栅栅极极与与衬衬底底间间有有一一层层绝绝缘缘层层，故故栅栅极极电电流流i iG G=0=0。所所以以

8、其其输输入入电电阻阻可可进进一一步提高，可达步提高，可达10101414欧欧 SiO2绝缘层绝缘层本讲稿第十九页，共四十一页1.1.增强型结构、符号增强型结构、符号本讲稿第二十页，共四十一页2.2.增强型工作原理增强型工作原理本讲稿第二十一页，共四十一页3.3.增强型特性曲线增强型特性曲线U UT T为开启为开启电压电压 本讲稿第二十二页，共四十一页1.1.耗尽型结构、符号耗尽型结构、符号本讲稿第二十三页，共四十一页1.1.耗尽型结构、符号耗尽型结构、符号本讲稿第二十四页，共四十一页2.2.耗尽型工作原理耗尽型工作原理本讲稿第二十五页，共四十一页3.3.耗尽型特性曲线耗尽型特性曲线U Up p

9、为夹断为夹断电压电压 本讲稿第二十六页，共四十一页4.3 场效应管的主要参数l直流参数直流参数l饱和漏极电流饱和漏极电流I IDSSDSSl夹断电压夹断电压U UP Pl开启电压开启电压U UT Tl直流输入电阻直流输入电阻R RGSGS本讲稿第二十七页，共四十一页4.3 场效应管的主要参数l交流参数交流参数l跨导跨导g gm m 它它反反映映了了栅栅源源电电压压U UGSGS对对漏漏极极电电流流I ID D的的控控制能力，是反映管子放大能力的参数制能力，是反映管子放大能力的参数 本讲稿第二十八页，共四十一页4.3 场效应管的主要参数l极限参数极限参数 l漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功

10、率P PDmDml漏源间击穿电压漏源间击穿电压BUBUDSDSl栅源击穿电压栅源击穿电压BUBUGSGS本讲稿第二十九页，共四十一页4.4 场效应管的特点与三极管相比，场效应管具有如下特点与三极管相比，场效应管具有如下特点l场场效效应应管管是是电电压压控控制制器器件件，通通过过U UGSGS来来控控制制I ID D。l输入电流为零，故输入电阻比较高。输入电流为零，故输入电阻比较高。l场场效效应应管管是是多多数数载载流流子子导导电电，故故噪噪声声小小，受辐射影响小，热稳定性好。受辐射影响小，热稳定性好。l场场效效应应管管的的制制造造工工艺艺简简单单，有有利利于于大大规规模集成。模集成。本讲稿第三

11、十页，共四十一页场效应管与晶体三极管的比较场效应管与晶体三极管的比较 比较项目比较项目 晶体三极管晶体三极管场效应管场效应管结构结构 NPN型型PNP型型C极与极与E极极一般不可交换使用一般不可交换使用 结型耗尽型结型耗尽型 N沟道沟道 P 沟道沟道 绝缘栅增强型绝缘栅增强型 N沟道沟道 P 沟道沟道绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N沟道沟道 P 沟道沟道D极与极与S极极一般可交换使用一般可交换使用导电特性导电特性多子扩散、少子漂移多子扩散、少子漂移 多子漂移多子漂移 输入量输入量电流输入电流输入电压输入电压输入噪声噪声较大较大较小较小控制控制电流控制电流源电流控制电流源电压控制电流源电压控制电流源

12、温度特性温度特性 受温度影响较大受温度影响较大 受温度影响较小并有零温度系数点受温度影响较小并有零温度系数点 输入电阻输入电阻 几十到几千欧姆几十到几千欧姆 几兆欧姆以上几兆欧姆以上 静电影响静电影响 不受静电影响不受静电影响 易受静电影响易受静电影响 集成工艺集成工艺 不易大规模集成不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成适宜大规模和超大规模集成 本讲稿第三十一页，共四十一页本讲稿第三十二页，共四十一页声卡显卡本讲稿第三十三页，共四十一页机房防静电地板机房防静电地板本讲稿第三十四页，共四十一页防静电工作台本讲稿第三十五页，共四十一页本讲稿第三十六页，共四十一页防静电衣服、帽子本讲稿第三十七页

13、，共四十一页CMOS的概念lCMOS（Complementary Metal-Oxicle-Semiconductor）是指互补金属氧化是指互补金属氧化物半导体。物半导体。PMOS管和管和NMOS管共同构管共同构成的互补型成的互补型MOS电路电路。本讲稿第三十八页，共四十一页l集成电路集成电路、芯片、芯片lSRAM静态静态RAM（Static RAM）静态静态RAM速度非常快，只要电源存在内容就不会速度非常快，只要电源存在内容就不会消失。但他的基本存储电路是由消失。但他的基本存储电路是由6个个MOS管组成管组成1位。集成度较低，功耗也较大。一般高速缓冲存位。集成度较低，功耗也较大。一般高速缓冲

14、存储器（储器（Cache memory）用它组成。）用它组成。lCMOS传感器是目前最常见的数字图像传感器，传感器是目前最常见的数字图像传感器，广泛应用于数码相机、数码摄像机、照相手机和广泛应用于数码相机、数码摄像机、照相手机和摄像头等产品上。摄像头等产品上。的应用本讲稿第三十九页，共四十一页l在计算机领域，在计算机领域，CMOS常指保存计算机基本启动信息常指保存计算机基本启动信息(如如日期、时间、启动设置等日期、时间、启动设置等)的芯片。的芯片。CMOS是主板上的一是主板上的一块可读写的块可读写的RAM芯片，是用来保存芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用的硬件配置和用户对某些参数的设定。户

15、对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。使系统掉电，信息也不会丢失。lCMOS RAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能。本身只是一块存储器，只有数据保存功能。而对而对BIOS中各项参数的设定要通过专门的程序。中各项参数的设定要通过专门的程序。BIOS设置程序一般都被厂商整合在芯片中，在开机时通过特定设置程序一般都被厂商整合在芯片中，在开机时通过特定的按键就可进入的按键就可进入BIOS设置程序，方便地对系统进行设设置程序，方便地对系统进行设置。因此置。因此BIOS设置有时也被叫做设置有时也被叫做CMOS设置。设置。本讲稿第四十页，共四十一页4.5 场效应管放大电路结型结型场效应管场效应管耗尽型场效应管耗尽型场效应管本讲稿第四十一页，共四十一页