场效应管放大器课件.ppt

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1、关于场效应管放大器现在学习的是第1页，共50页 3.1 3.1 结型场效应管（结型场效应管（JFET）一、一、一、一、JFET的结构和工作原理的结构和工作原理的结构和工作原理的结构和工作原理1.结构、符号gsd(b)图31P+sgdNNP+(a)源极漏极栅极现在学习的是第2页，共50页图32箭头表示PN结方向（PN）N+sgdPPN+(a)源极漏极栅极gsd(b)现在学习的是第3页，共50页2.工作原理（以N沟道管为例）令vDS=0，看耗尽层的变化即沟道的宽窄在g和s（PN结）间加一反偏vGG，即vGS为负值。|vGS|，耗尽层均匀增加，沟道均匀变窄，见图33。vGSP+sgdNNP+图33现

2、在学习的是第4页，共50页|vGS|，vGS=VP。沟道被夹断。见图34。VP：夹断电压图34耗尽层vGSP+sgdNP+vDSg耗尽层iD0即使加vDS，iD亦为0。现在学习的是第5页，共50页 令vGS=0，看iD和vDS的关系P+sgdNP+g耗尽层iD=0图35(a)a.vDS=0，iD=0 见(a)图现在学习的是第6页，共50页b.vDS，沟道电场强 度（以这为主）iD 但从源极到漏极，产生一个沿沟道的电位梯度，使加在PN结上的反偏由靠近源极的o到vDS。因此靠漏极 耗尽层宽，靠源极耗尽层窄，沟道成楔形。见(b)图。P+sgdNP+g耗尽层iD迅速增大VDS图35(b)现在学习的是第

3、7页，共50页c.vDS，两边耗尽层在A点相遇，称为预夹断，此时g点和A点间电压为VP。即 vGS vDS=VP见(c)图。（此后G与沟道中哪点电位差为VP。即某点PN结所加反偏为|VP|，哪点被夹断）P+sgdNP+g耗尽层iD趋于饱和VDS耗尽层A图35(c)现在学习的是第8页，共50页d.vDS，iD不变夹断长度（vDS不能控制iD）P+sgdNP+g耗尽层iD饱和VDS耗尽层A图35(d)现在学习的是第9页，共50页 要使iD减少，须加负的vGS。vGS 越负，iD越小。体现了vGS对iD的控制作用。（vGS 产生的电场变化控制iD，称为场效应管）P+sgdNP+g耗尽层iD饱和VDS

4、耗尽层AvGS现在学习的是第10页，共50页3.JFET的特性曲线及参数 输出特性I区：可变电阻区。vGS越负，漏源间等效交流电阻越大。II区：饱和区（恒流区，线性放大区）III区：击穿区。vDS太大，加到G、D间PN结反偏太大，致使PN结雪崩击穿，管子不能正常工作，甚至烧毁。图360 4 81012 16 200.20.40.60.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)现在学习的是第11页，共50页 转移特性a.讨论输入特性无意义b.转移特性是在输出特性上描点而得。图37ABCVPvDS10(V)(a)0 4 81012 16 200.20.40.60

5、.8预夹断ABCIIIIIIvDS(V)iD(mA)0.40.8vDS10(V)(b)vGS=0iD(mA)0.8 0.41.200.20.40.60.8vGS(V)IDSS现在学习的是第12页，共50页c.在饱和区内，VP vGS 0时，iD和vGS的关系是：IDSS：饱和漏电流现在学习的是第13页，共50页4.主要参数 夹断电压VPvGS=0时，即预夹断点处 vDS=VP测试时，令vDS=10V。iD=50A。此时的vGS=VP 饱和漏电流 IDSSvGS=0时，vDS=10V时的iD。现在学习的是第14页，共50页 跨导gm是衡量vGS对iD控制作用的参数，也是表征管子放大能力的参数，其

6、值约在0.1ms10ms内。转移特性曲线工作点上之斜率。估算 gm：vGS为Q点的直流值现在学习的是第15页，共50页 输出电阻 rd其值很大，几十几百K。现在学习的是第16页，共50页 3.2 3.2 绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（MOSFETMOSFET）JFET输入电阻约106 109。而绝缘栅FET输入电阻可高达1015。一、一、N N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管1.结构符号现在学习的是第17页，共50页sgd衬底引线源极栅极漏极二氧化硅铝N+N+P型硅衬底(a)dgs衬底(b)g和s、d 均无电的接触，叫绝缘栅；箭头方向由P（衬底）指向N（沟道）；虚线表明vGS

7、=0，沟道不存在。图38现在学习的是第18页，共50页2.工作原理sgd二氧化硅铝N+N+P图39(a)VDD vGS=0，即使加vDS，无沟道，iD=0，VDSds衬底总有一个PN结反偏；此时若s与衬底连，则D与衬底间PN结亦是反偏。见图(a)现在学习的是第19页，共50页vGS0，排斥空穴，吸引电子到半导体表面vGS到vGSVT，半导体表面形成N导电沟道，将源区和漏区连起来。VT：开启电压sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图39(b)见图(b)现在学习的是第20页，共50页sgdN+N+PVDDVGGN型(感生)沟道图 39(c)iD迅速增大加上VDSvGSVTvDS=0 iD=

8、0 vDS iD 沟道成楔形（vGS vDS VT）见图(c)vDS 靠d端被夹断（vGS vDS=VT）vDS 夹断区iD饱和（vGS vDS VT，沟道形成，加vDS，才有iD。输出特性也分三个区。0 4 8 12 16 201234IIIIIIvDS(V)iD(mA)5V4vGS=3V(a)vDS=10V0 2 4 61234vGS(V)iD(mA)(b)现在学习的是第24页，共50页归纳：归纳：vGSVT，在半导体表面形成感生沟道，并控制它。vGS 沟道 iDvGS 沟道 iD 这就是vGS对iD的控制现在学习的是第25页，共50页二、耗尽型绝缘栅场效应管的特点（二、耗尽型绝缘栅场效应

9、管的特点（二、耗尽型绝缘栅场效应管的特点（二、耗尽型绝缘栅场效应管的特点（N N沟道）沟道）沟道）沟道）1.结构符号gds衬底(b)+sgd衬底引线N+N+N型沟道P(a)图311在绝缘层sio2里掺杂大量正离子现在学习的是第26页，共50页2.工作原理vGS沟道 iD0存在有vDS就有iD0变宽 Rd，忽略rd的影响。gsd+图317现在学习的是第38页，共50页2.场效应管放大电路分析共源电路图 318Cb1C+RgdsT3DJ2Rg2+VCCCb2+Rg3Rg1Rd(a)gsdRd+Rg2Rg1Rg3(b)现在学习的是第39页，共50页 微变等效电路如(b)图Ri=Rg3+Rg1/Rg2

10、Ro=Rd现在学习的是第40页，共50页例例31 求下图的C1+RRg+VDDC2+RdRL现在学习的是第41页，共50页解：解：(1)画简化微变等效电路 gdRd+Rg+RLRs现在学习的是第42页，共50页(2)Ri=RgRo=Rd现在学习的是第43页，共50页例例32 求共漏极电路的+VDDC1+RRgC2+RL现在学习的是第44页，共50页(1)微变等效电路 gd+Rg+RLRsRi=Rg现在学习的是第45页，共50页 gd+Rg+sRs现在学习的是第46页，共50页例例33 源极输出器电路如图所示。已知场效应管工作点上的互导gm=0.9mS，其它参数如图中所示。求放大倍数 、输入电阻Ri和输出电阻Ro。Cb1+RRg2+VDDCb2+300kRg3Rg1100k12k2M150.02+12V现在学习的是第47页，共50页解：解：现在学习的是第48页，共50页例例34 一场效应管和双极型晶体管直接耦合的放大电路如图，已知T1的gm=1mS，T2的=50，rbe=1k。信号源电压 =10mV，求输出电压 ，输入电阻Ri和输出电阻Ro。+VDDCb1+RRgCb2+5M1kRc5kT1T220kRdRs1k现在学习的是第49页，共50页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第50页，共50页