模电第05章场效应管放大电路(康华光)-1.ppt

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1、第五章第五章场效应管放大电路场效应管放大电路 重点：重点：1.掌握场效应管的工作原理、特性曲线掌握场效应管的工作原理、特性曲线；2.学学会判断场效应管的工作状态；会判断场效应管的工作状态；3.掌握场效应管放大电路掌握场效应管放大电路(特别是结型场效应管特别是结型场效应管 JFET放大电路放大电路)的分析方法。的分析方法。1FET分类分类:绝缘栅绝缘栅场效应管场效应管结型结型场效应管场效应管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N沟道沟道P沟道沟道场效应管简介简介场效应管场效应管(Field Effect Transistor，简称简称FET)BJT(三极管三极管)是一

2、种电流控制元件是一种电流控制元件(iB iC)。工作时，多数载流子和少数载流子都工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以能耗大，温度特性差。参与运行，所以能耗大，温度特性差。FET是一种电压控制器件是一种电压控制器件(vGS iD)。它它的输出电流决定于输入电压的大小，基本的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它能耗小，上不需要信号源提供电流，所以它能耗小，输入电阻高，且温度稳定性好。输入电阻高，且温度稳定性好。25.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管MOS场效应管、绝缘栅场效应管场效应管、绝缘栅场效应管:Metal Oxide Semic

3、onductor FET,简称简称MOSFET一一.增强型增强型N沟道绝缘栅场效应管沟道绝缘栅场效应管1.结构结构SiO2绝缘层绝缘层金属电极金属电极P P型硅衬底型硅衬底高掺杂高掺杂N区区耗尽层耗尽层(PN结结)2、符号符号gsdb33.增强型增强型N沟道沟道MOSFET的放大原理的放大原理 共源极接法的接线：共源极接法的接线：gsd+vGS -igiD+VCC-+vDS-经实验证明经实验证明:(1)栅极电流栅极电流ig0 由于栅极是绝缘的由于栅极是绝缘的,GS之之间输入电阻很高间输入电阻很高,最高可达最高可达1014,因此栅极电流因此栅极电流ig0。(2)当栅源电压当栅源电压vGS变化变化

4、,漏源电压漏源电压vDS=constant0时时若若vGS VT(开启电压开启电压):漏极电流漏极电流iD=0若若vGS VT:vGS 越大越大,iD越大越大互导放大作用互导放大作用(3)当漏源电压当漏源电压VDS变化变化,栅源电压栅源电压vGS=constantVT时时若若vDS=0:iD=0若若0 vDS(vGS-VT):vDS 越大越大,iD基本不变基本不变,且且iD=Kn(vGS-VT)24gsd+vGS -igiD+VCC-+vDS-4.4.增强型增强型增强型增强型N N沟道沟道沟道沟道MOSFET的的的的内部微观原理内部微观原理内部微观原理内部微观原理(1)当当vGS变化变化,漏源

5、电压漏源电压vDS=常数常数0时时若栅源电压若栅源电压vGS0：s g dv vGSGS+VCC+b 由图可见由图可见,漏极漏极d和源极和源极s之之间是两个背靠背的间是两个背靠背的PN结结,总有总有一个一个PN结反向偏置结反向偏置,ds之间之间不通不通,iD=0。5v vGSGS+VCC+b 栅极栅极g 与与P区之间产生电场区之间产生电场,但但ds之间仍是两个背靠背的之间仍是两个背靠背的PN结结,总有一个总有一个PN结截止结截止,即即使使ds间加正向电压间加正向电压,仍然没有仍然没有电流产生电流产生,iD=0。若若0vGSVT(开启电压开启电压):若若vGS VT:纵向电场足够大纵向电场足够大

6、将将P区少子区少子电子聚集到电子聚集到P区表面区表面形成导电形成导电沟道。沟道。vGS愈高，导电沟道愈愈高，导电沟道愈宽，相同宽，相同vDS条件下条件下id越大。越大。N型导电沟道型导电沟道 当当ds间加电压后间加电压后,将有漏极将有漏极电流电流id产生。产生。6(2)当当vDS变化变化,栅源电压栅源电压vGS=constantVT时时v vGSGS+VCC+b若若vDS 沟道产生电位梯度沟道产生电位梯度靠近漏极靠近漏极d处的电位高处的电位高,电场电场强度小强度小,沟道薄。靠近源极沟道薄。靠近源极s处处的电位低的电位低,电场强度大电场强度大,沟道厚。沟道厚。整个沟道呈楔形分布。整个沟道呈楔形分

7、布。此时此时,vDS iD 当当vDS增加到使增加到使vDS=(vGS-VT)时，时，在紧靠漏极处出现预夹断。在紧靠漏极处出现预夹断。在预夹断处：在预夹断处：vDS=(vGS-VT)预夹断后，预夹断后，vDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 iD基本不变基本不变(3)由于栅极由于栅极G与与D、B、S是绝缘的，栅极电流是绝缘的，栅极电流ig0输入电阻：输入电阻：rivGS/ig，很高，最高可达很高，最高可达1014 。75 5、特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线VDSVGS/开启电压开启电压开启电压开启电压V VTgsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD有导电沟道有导电沟道无导电

8、沟道无导电沟道(1)(1)转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线(iD vGS/vDS=constant)低频跨导低频跨导,参数之一参数之一曲线上某点的曲线上某点的斜率：斜率：类似三极管的类似三极管的 ,表示在表示在恒流区工作时恒流区工作时vGS对对iD的控制能力的控制能力8ID/mAVDS/VVGS=4V可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区截止区截止区截止区截止区(2)(2)漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线(iD vDS/vGS=constant VT)(类似类似输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线)VGS=6VVGS=5VVGS=3VVGS=2VV

9、GS=V VT恒流区恒流区恒流区恒流区饱和区饱和区饱和区饱和区vDS=vGS-V VT预夹断预夹断预夹断预夹断轨迹轨迹轨迹轨迹gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD开启电压开启电压VT增强型增强型增强型增强型MOSMOS管的固定参数管的固定参数管的固定参数管的固定参数注意：注意：VT096.6.工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RDID/mAVDS/VVGS=4V截止区截止区截止区截止区VGS=6VVGS=5VVGS=3VVGS=2VVGS=V V

10、T(1)截止区截止区(vGS VT区域区域区域区域)判断：判断：vGS VT特点：特点：iD0这时场效应管这时场效应管D、S端相当于端相当于:一个断开的开关。一个断开的开关。10(2)可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区(vDS vGS-V VT区域区域区域区域)判断判断:vDS vGS-V VT且且vGS VT 特点特点:rds 是是一个受一个受vGS 控制的可变电阻控制的可变电阻 vGS越大越大,rds越小。越小。当当VGS 足够大足够大(如如:vGS vCC)时时场效应管场效应管DS端相当于端相当于:一个接通的开关。一个接通的开关。gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD

11、ID/mAVDS/VVGS=4V可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区VGS=6VVGS=5VVGS=3VVGS=2VVGS=V VT11(3)恒流区恒流区恒流区恒流区(饱和区饱和区饱和区饱和区,相当于相当于相当于相当于BJTBJT放大区放大区放大区放大区)判断判断:VDS vGS-V VT 且且VGS VT特点特点:vDSvCC-iDRD iD=Kn(vGS-VT)2 可见可见:若若vGS恒定恒定,则则iD恒定恒定恒流源特点恒流源特点这时场效应管这时场效应管DS端相当于端相当于:一个受一个受vGS控制的恒流源控制的恒流源 ID/mAVDS/VVGS=4VVGS=6VVGS=5VVGS=3V

12、VGS=2VVGS=V VT恒流区恒流区恒流区恒流区饱和区饱和区饱和区饱和区gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD12N型衬底型衬底P+P+GSD2、符号符号二二.增强型增强型P沟道绝缘栅场效应管沟道绝缘栅场效应管1.结构结构3.增强型增强型P沟道沟道MOSFET的放大原理的放大原理 分析方法与分析方法与增强型增强型增强型增强型N N N N沟道相同，只不过沟道相同，只不过沟道相同，只不过沟道相同，只不过须将所有的须将所有的电压电流方向、大于小于号方向反过来。电压电流方向、大于小于号方向反过来。其特性曲线如其特性曲线如P237所示。所示。13GSD2.2.符号符号三三.耗尽型耗尽

13、型N沟道沟道绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 如果如果如果如果MOSMOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。型场效应管。型场效应管。型场效应管。1 1.结构结构SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子感应出感应出N型型 导电沟道导电沟道14经实验证明经实验证明:(1)栅极电流栅极电流ig0(2)当栅源电压当栅源电压vGS变化变化,漏源电压漏源电压vDS=constant0时时:vGS VP(夹断电压夹断电压,VP0):漏极电流漏极电流iD=0vGS VP:vGS 越大越大,

14、iD越大越大互导放大作用互导放大作用(3)当漏源电压当漏源电压VDS变化变化,栅源电压栅源电压vGS=constantVP时时:0 vDS(vGS-VP):vDS越大越大,iD恒定恒定,且且iD=IDSS(1-vGS/VP)23.耗尽耗尽耗尽耗尽型型N沟道沟道MOSFET的放大原理的放大原理 共源极接法的接线：共源极接法的接线：gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD154.4.耗尽耗尽耗尽耗尽型型N N沟道沟道沟道沟道MOSFET的的的的内部微观原理内部微观原理内部微观原理内部微观原理(1)当当vGS变化变化,vDS=constant0时时 由于由于制造时制造时制造时制造时已经形

15、成了沟道，已经形成了沟道，所以在所以在vGS=0时时,若漏若漏源之间加上一定的电压源之间加上一定的电压vDS,也也会有漏极电流会有漏极电流 ID 产生。产生。当当VGS0时时,导电沟道变宽导电沟道变宽,ID增大增大;当当VGSVP时时若若vDS 整个沟道呈楔形分布。此时若整个沟道呈楔形分布。此时若vDS iD 当当vDS增加到使增加到使vDS=(vGS-VP)时时,在紧靠在紧靠D处出现预夹断。处出现预夹断。预夹断后预夹断后,vDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本不变。基本不变。16(1)(1)转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线(iD vGS/vDS=constan

16、t)耗尽型的耗尽型的MOS管管VGS=0时就有导电沟道，加反向电压时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。到一定值时才能夹断。gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD夹断电压夹断电压VPIDSSID/mAVGS/V481216-3 2 1 0 1 2饱和漏饱和漏极电流极电流5 5、特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线低频跨导低频跨导,参数之一参数之一曲线上某点的曲线上某点的斜率：斜率：17VGS=4VVGS=2VVGS=-2VVGS=-4VVGS=VP0V DS/VID/mA1612844 8 12 16 20(2)(2)漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线(iD v

17、DS/vGS=constant VP)(输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线)VGS=0可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区截止区截止区截止区截止区恒流区恒流区恒流区恒流区饱和区饱和区饱和区饱和区预夹断预夹断轨迹轨迹:vDS=vGS-VPgsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD夹断电压夹断电压夹断电压夹断电压 VP结型和耗尽型结型和耗尽型结型和耗尽型结型和耗尽型MOSMOS管的固定参数管的固定参数管的固定参数管的固定参数注意：注意：VP 0由于栅极由于栅极G与与D、B、S是绝缘的，栅极电流是绝缘的，栅极电流ig018(1)截止区截止区判断：判断：VGS VP特点：特

18、点：iD0这时场效应管这时场效应管D、S端相当于端相当于:一个断开的开关。一个断开的开关。VGS=4VVGS=2VVGS=-2VVGS=-4VVGS=VP0V DS/VID/mA1612844 8 12 16 20VGS=0截止区截止区截止区截止区gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD6.6.工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断19(2)可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区判断：判断：VGS VP ,VDSvGS-V VP特点特点:rds 是一个受是一个受vGS 控制的可变电阻控制的可变电阻

19、vGS越大越大,rds越小越小。当当VGS 足够大足够大(如如:vGS0vCC)时时场效应管场效应管DS端相当于端相当于:一个接通的开关。一个接通的开关。VGS=4VVGS=2VVGS=-2VVGS=-4VVGS=VP0V DS/VID/mA1612844 8 12 16 20VGS=0可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD20(3)恒流区恒流区恒流区恒流区(饱和区、放大区饱和区、放大区饱和区、放大区饱和区、放大区)判断判断:VGS VP ,VDS vGS-V VP特点特点:vDSvCC-iDRD iD=IDSS(1-vGS/VP)2可见：

20、可见：若若vGS恒定恒定,则则iD恒定恒定恒流源特点恒流源特点这时场效应管这时场效应管DS端相当于端相当于:一个受一个受vGS控制的恒流源控制的恒流源VGS=4VVGS=2VVGS=-2VVGS=-4VVGS=VP0V DS/VID/mA1612844 8 12 16 20VGS=0恒流区恒流区恒流区恒流区饱和区饱和区饱和区饱和区gsd+vGS -+vDS -igiD+vCC-RD21四四.耗尽型耗尽型P沟道沟道绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管GSD感应出感应出P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子 分析方法与分析方法与N N N N沟道沟道沟道沟道耗尽耗尽耗尽耗

21、尽型相同，只不过型相同，只不过型相同，只不过型相同，只不过须将所有的须将所有的电压电流方向、大于小于号方向反过来。电压电流方向、大于小于号方向反过来。其特性曲线如其特性曲线如P237所示。所示。2 2、符号符号1 1、结构结构22耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型GSDGSD增强型增强型增强型增强型N沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道GSDGSDN N沟道沟道沟道沟道P沟道沟道GG、S S之间加一定之间加一定之间加一定之间加一定电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有原始原始原始原始导电沟道导电沟道导电沟道导电沟道绝缘栅

22、场效应管总结绝缘栅场效应管总结23结型和耗尽型结型和耗尽型结型和耗尽型结型和耗尽型MOSMOS管的参数管的参数管的参数管的参数五、五、绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管的主要参数的主要参数1、直流参数、直流参数(1)直流输入电阻直流输入电阻RGS 栅源间的等效电阻。由于栅源间的等效电阻。由于MOS管管栅源间有栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达绝缘层，输入电阻可达1091015。(2)(2)开启电压开启电压开启电压开启电压 VT ：增强型增强型增强型增强型MOSMOS管的参数管的参数管的参数管的参数(3)(3)夹断夹断夹断夹断电压电压电压电压 VP ：(4)(4)饱和漏电流饱和漏电流饱和漏电流饱和漏

23、电流 I IDSSDSS:2、交流参数、交流参数(1)(1)输出电阻输出电阻rds iD静态时的漏极电流静态时的漏极电流 沟道长度调制参数沟道长度调制参数当当不考虑沟道调制效应不考虑沟道调制效应时时:0，rds定义：定义：24(2)(2)低频跨导低频跨导低频跨导低频跨导 g gm m:表示栅源电压对漏极电流的控制能力表示栅源电压对漏极电流的控制能力表示栅源电压对漏极电流的控制能力表示栅源电压对漏极电流的控制能力类似三极管的类似三极管的 3、极限参数极限参数极限参数极限参数(1)(1)最大漏极电流最大漏极电流最大漏极电流最大漏极电流IDM;(2);(2)耗散功率耗散功率耗散功率耗散功率PDM;(

24、3);(3)最大漏最大漏源电压源电压V（BR）DS;(4)最大栅源电压最大栅源电压V（BR）GS。增强型：根据增强型：根据 iD=Kn(vGS-VT)2求出求出:=2Kn(vGS-VT)耗尽型、结型：根据耗尽型、结型：根据 iD=IDSS(1-vGS/VP)2求出求出:=-IDSS(1-vGS/VP)/VP25Rg1Rg2RdRVDD-VSS5.2 MOSFET放大电路放大电路 MOSFET放大电路也有放大电路也有3种接法种接法:共源极共源极,共漏极共漏极,共共栅极。栅极。一一.共源极放大电路共源极放大电路(带源极电阻的带源极电阻的)1.电路电路2.静态分析静态分析求求vi=0时时(直流电直流

25、电源单独作用时源单独作用时)VGS,ID,VDS直流通道：直流通道：+VGS ID+VDS27Rg1Rg2RdRVDD-VSS+VGS ID+VDSID=Kn(VGS-VT)2根据上两式解出根据上两式解出根据上两式解出根据上两式解出V VGSGS、I ID DVDS=VDD+VSS-ID(Rd+R)由上面计算结果可判断出：由上面计算结果可判断出：当当VDS(VGS-VT)时，时，MOSFET处在饱和区处在饱和区(放大区放大区)。这时：这时：=2Kn(VGS-VT)-IDR283.动态分析动态分析求求vS 单独作用时单独作用时Av,ri,ro(1)MOSFET的小信号模型的小信号模型分析动态分析

26、动态信号很小信号很小中低频中低频分析动态分析动态信号很小信号很小高频高频+vgs-+vds-gmvgsrdsiddgs其中其中:rds1/ID(几十几十k 几百几百k)+vgs-+vds-gsdid+vgs-+vds-gsdid+vgs-+vds-gmvgsrdsiddgsCgs+CgbCgdCds29(2)带源极电阻共源极放大电路的小信号模型带源极电阻共源极放大电路的小信号模型+vgs-rdsidgmvgsRRg2Rg1RS+vS-ii+vi -RdRL+vo-30+vgs-rdsidgmvgsRRg2Rg1RS+vS-ii+vi -RdRL+vo-(3)电压增益电压增益Avvi=vgs+v

27、sordsid-gmvgsrds+ds31当当rds 时：时：(4)输入电阻输入电阻Ri=Rg1/Rg2(5)纯电压增益纯电压增益Avs+vgs-rdsidgmvgsRRg2Rg1RS+vS-ii+vi -RdRL+vo-32(6)输出电阻输出电阻求输出电阻的图求输出电阻的图:vso=-vgs当当rds 时：时：RoRd+vgs-Rg1rdsRSgmvgsRRg2Rdi+v -vgs+vso=0+vgs-rdsidgmvgsRRg2Rg1RS+vS-ii+vi -RdRL+vo-33二二.共漏极放大电路共漏极放大电路1.电路电路Rg1Rg2RVDD2.静态分析静态分析直流通道：直流通道：+VG

28、S ID+VDSVGS=VDDRg2/(Rg1+Rg2)-IDRID=Kn(VGS-VT)2VDS=VDD-IDR=2Kn(VGS-VT)343.动态分析动态分析(1)共漏极放大电路的小信号模型共漏极放大电路的小信号模型 RLRg1+vo-+vgs-rdsidgmvgs R+vS-RS+vi -iiRg235(2)电压增益电压增益Avvo=gmvgs(rds/R/RL)vi=vgs+gm vgs(rds/R/RL)(3)输入电阻输入电阻Ri=Rg1/Rg2 RLRg1+vo-+vgs-rdsidgmvgs R+vS-RS+vi -iiRg236(4)输出电阻输出电阻求输出电阻的图求输出电阻的图

29、:+vgs-Rg1rdsRLRS+vS-+vi -iiid+vo-gmvgsRRg2+vgs-Rg1rdsRSgmvgsRRg2+v-ivgs+v=0vgs=-v求求Ro图图37场效应管放大电路场效应管放大电路MOS管部分管部分结结 束束46第五章第五章场效应管放大电路场效应管放大电路(JFET部分部分)重点：重点：1.掌握场效应管的工作原理、特性曲线掌握场效应管的工作原理、特性曲线；2.学学会判断场效应管的工作状态；会判断场效应管的工作状态；3.掌握场效应管放大电路掌握场效应管放大电路(特别是结型场效应管特别是结型场效应管 JFET放大电路放大电路)的分析方法。的分析方法。472 2、符号符

30、号gsdp+p+漏极漏极d源极源极s栅极栅极gN5.3 结型场效应管结型场效应管JFET一一.N沟道结型场效应管沟道结型场效应管(N沟道沟道JFET)1 1、结构结构两个两个PN结夹着一个结夹着一个N型沟道。型沟道。3.N沟道沟道JFET的放大原理的放大原理(以共源极接法为例以共源极接法为例)N沟道沟道JFET共源极接法的接线：共源极接法的接线：+vGS -gsd+vDS -igiD+VCC-RD经实验证明经实验证明:(1)VP0:非工作区域非工作区域,此时此时ig 0(2)当栅源电压当栅源电压vGS 变化变化,漏源电压漏源电压vDS=constant0时时:vGS VP(夹断电压夹断电压,V

31、P0):漏极电流漏极电流iD=0VPvGS0:vGS 越大越大,iD越大越大互导放大作用互导放大作用(3)当漏源电压当漏源电压VDS变化变化,栅源电压栅源电压VPvGS=constant0时时:0vDS(vGS-VP):vDS越大越大,iD恒定恒定;且且iD=IDSS(1-vGS/VP)2494.N4.N沟道沟道沟道沟道JFET的的的的内部微观原理内部微观原理内部微观原理内部微观原理(1)当栅源电压当栅源电压vGS 变化变化,漏源电压漏源电压vDS0时时当当vGS0时时当当vGS VP时时(固定参数固定参数)沟道夹断沟道夹断 PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚 沟道变窄沟道变窄当当vGS0时

32、时PN结正偏结正偏,耗尽层变薄耗尽层变薄当当vGS=0时时N沟道最宽沟道最宽ig 0,非工作区域非工作区域这时若这时若vDS 0,则则iD 0 同样的同样的vDS 情况情况 iD iD=050(2)当栅源电压当栅源电压vGS=constantVP,漏源电压漏源电压vDS变化时变化时由于由于vGSVP,所以导电沟道未夹断。所以导电沟道未夹断。a.当当vDS=0时时,iD=0。b.当当vDS iD 沟道产生电位梯度沟道产生电位梯度,靠近漏极靠近漏极d处的耗尽层加宽处的耗尽层加宽,沟道变沟道变窄窄,呈楔形分布。呈楔形分布。c.当当vDS再再,使使vDS=vGS-VP时时,在靠漏极处夹断在靠漏极处夹断

33、预夹断。预夹断。即即:预夹断前预夹断前,vDS iD ;预夹断后预夹断后,vDS iD几乎不变。几乎不变。d.当当vDS再再 预夹断点下移预夹断点下移夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 iD基本不变基本不变(3)由于由于VPvGS0时时,g与与d、s之间是两个反向偏置的二之间是两个反向偏置的二极管极管,所以栅极电流所以栅极电流ig0。515 5、N沟道结型场效应管的沟道结型场效应管的特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线(1)(1)转移特性曲线转移特性曲线(iD vGS/vDS=constant)夹断电压夹断电压VPIDSSID/mAVGS/V1234-3 2 1 0 饱和漏饱和漏极电流极电流ID

34、SS、VP结型和耗尽型结型和耗尽型结型和耗尽型结型和耗尽型MOSMOS管的固定参数管的固定参数管的固定参数管的固定参数注意：注意：VP 0,正常工作电压正常工作电压vGS0,栅极电流栅极电流ig0+vGS -gsd+vDS -igiD+VCC-RD低频跨导低频跨导,参数之一参数之一曲线上某点的曲线上某点的斜率：斜率：52(2)(2)输出特性曲线输出特性曲线(iD vDS/vGS=constant)(漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线)VGS=-1VVGS=-2VVGS=VP0V DS/VID/mA43214 8 12 16 20VGS=0预夹断预夹断轨迹轨迹:vDS=vGS-VP

35、可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区+vGS -gsd+vDS -igiD+VCC-RD536.6.工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断工作区域的特点及其工作区域判断(1)截止区截止区判断：判断：VGS VP特点：特点：iD0这时场效应管这时场效应管D、S端相当于端相当于:一个断开的开关。一个断开的开关。VGS=-1VVGS=-2VVGS=VP0V DS/VID/mA43214 8 12 16 20VGS=0截止区截止区+vGS -gsd+vDS -igiD+VCC-RD54(2)可变电阻区可变电阻区可变电阻区可变电阻区(线性区线性

36、区线性区线性区)判断：判断：vGS VP ,vDSvGS-VP特点特点:rds 是一个受是一个受vGS 控制的可变电阻控制的可变电阻 vGS越大越大,rds越小越小。当当VGS 足够大足够大(如如:vGS0)时时场效应管场效应管DS端相当于端相当于:一个接通的开关。一个接通的开关。VGS=-1VVGS=-2VVGS=VP0V DS/VID/mA43214 8 12 16 20VGS=0可变电阻区可变电阻区+vGS -gsd+vDS -igiD+VCC-RD55(3)恒流区恒流区恒流区恒流区(饱和区、放大区饱和区、放大区饱和区、放大区饱和区、放大区)判断判断:VGS VP ,vDS vGS-VP

37、特点特点:vDSvCC-iDRDVGS=-1VVGS=-2VVGS=VP0V DS/VID/mA43214 8 12 16 20VGS=0恒流区恒流区若若vGS恒定恒定,则则iD恒定恒定恒流源特点恒流源特点这时场效应管这时场效应管D、S端相当于端相当于:一个受电压控制的恒流源一个受电压控制的恒流源+vGS -gsd+vDS -igiD+VCC-RD56gds二二.结型结型P沟道场效应管沟道场效应管1.1.符号符号3.3.分析方法分析方法 P沟道沟道分析方法与分析方法与N N N N沟道沟道沟道沟道耗尽耗尽耗尽耗尽型相同，只不过型相同，只不过型相同，只不过型相同，只不过须将所须将所有的电压电流方

38、向、大于小于号方向反过来。有的电压电流方向、大于小于号方向反过来。三三.JFET的参数的参数与耗尽型与耗尽型与耗尽型与耗尽型MOSMOS管的参数相同。管的参数相同。管的参数相同。管的参数相同。漏极漏极源极源极栅极栅极N+N+漏极漏极d源极源极s栅极栅极gP2.2.结构结构57四四.共源极共源极JFET放大电路放大电路1.电路电路2.静态分析静态分析直流通道：直流通道：VGS=VDDRg2/(Rg1+Rg2)-IDRID=IDSS(1-VGS/Vp)2VDS=VDD-ID(Rd+R)gm=-2IDSS(1-VGS/Vp)/Vp Rg1Rg2RVDDRd+VGS ID+VDS583.动态分析动态分

39、析(1)JFET的小信号模型的小信号模型等效等效+vgs-+vds-gmvgsrdsiddgsgsd+vgs-+vds-id其中其中:rds1/ID但但JFET的的rds=几百几百k,很大很大+vgs-+vds-gmvgsiddgs分析动态分析动态信号很小信号很小中低频中低频等等效效分析动态分析动态信号很小信号很小高频高频等等效效+vgs-+vds-gmvgsrdsiddgsCgs+CgbCgdCds59(2)JFET共源极放大电路的小信号模型共源极放大电路的小信号模型RL+vo -RRg1Rg2Rg3Rd+vgs-idgmvgs+vi -iiRS+vS-60+vgs-Rg1RLRS+vS-+

40、vi -iiid+vo -gmvgsRRg2RdRg3(3)电压增益电压增益Avvo=-gmvgs(Rd/RL)vi=vgs+gm vgs R(5)输入电阻输入电阻Ri=Rg3+Rg1/Rg2(4)纯电压增益纯电压增益Avs61(6)输出电阻输出电阻求输出电阻的图求输出电阻的图:vso=gmvgs RRoRdvgs+vso=0+vgs-Rg1RLRS+vS-+vi -iiid+vo -gmvgsRRg2RdRg3+vgs-Rg1RSid gmvgsRRg2RdRg3i+v -vgs+gmvgs R=0vgs=0625.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较69本章小结本章小结1.

41、FET分分为为JFET、MOSFET等等种种类类，工工作作时时只只有有一一种种载载流流子子参参与与导导电电，因因此此称称为为单单极极性性型型晶晶体体管管。FET是是一一种种压压控控电电流流型型器器件件，改改变变其其栅栅源源电电压压就就可可以以改改变变其其漏漏极极电流。电流。2.FET放放大大器器的的偏偏置置电电路路与与BJT放放大大器器不不同同，主主要要有有自自偏压式和分压式两种。偏压式和分压式两种。3.FET放大电路也有三种组态：共源、共漏和共栅。放大电路也有三种组态：共源、共漏和共栅。电电路路的的动动态态分分析析需需首首先先利利用用FET的的交交流流模模型型建建立立电电路路的的交交流流等等效效电电路路，然然后后再再进进行行计计算算，求求出出电电压压放放大大倍倍数、输入电阻、输出电阻等量。数、输入电阻、输出电阻等量。72