第5章 FET放大电路.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1 熟悉熟悉MOSFET、JFET的外特性、主要的外特性、主要 参数、使用注意事项。参数、使用注意事项。2 掌握掌握FET放大电路的工作原理，静态偏放大电路的工作原理，静态偏置电路，会用小信号模型方法分析动态性能。置电路，会用小信号模型方法分析动态性能。3了解了解FET工作原理。工作原理。基本要求：基本要求：概概 述述5.3结型场效应管结型场效应管5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管5.4 砷化镓金属半导体场效应管砷化镓金属半导体场效应管5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较主要内容：主要内容：5.2 MO

2、SFET放大电路放大电路概述1、场效应管场效应管 利用电场效应来控制输出电流的半导体器件利用电场效应来控制输出电流的半导体器件 2、特点：特点：体积小、重量轻、耗电省、寿命长体积小、重量轻、耗电省、寿命长 输入电阻高输入电阻高 噪声低噪声低 热稳定好热稳定好 制造工艺简单，便于集成化制造工艺简单，便于集成化 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FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)概述3、分类：分类：（MetalOxideSemiconductor type FET）(MOSFET、绝缘栅型绝缘栅型FET

3、)利用半导体表面电场进行工作，输入电阻可高达利用半导体表面电场进行工作，输入电阻可高达10101515 按按导电沟道形成机理：按按导电沟道形成机理：增强型增强型、耗尽型耗尽型 增强型增强型(E(E型型)MOSFET)MOSFETvGSGS=0=0时，时，没有没有导电沟道导电沟道 存在存在 耗尽型耗尽型(D(D型型)MOSFET)MOSFETvGSGS=0=0时，有导电沟道存在时，有导电沟道存在按载流子的带电极性：按载流子的带电极性：N N沟道沟道、P P沟道沟道5.1 金属-氧化物-半导体场效应管P衬底衬底一、结构及符号一、结构及符号1.结构：结构：2.符号：符号：GSDN沟道增强型沟道增强型

4、MOSFETGSDP沟道增强型沟道增强型MOSFETN+N+SiO25.1.1N沟道增强型沟道增强型MOSFET源极源极S或或s漏极漏极D或或d栅极栅极 G或或g衬底衬底 B或或b二二、工作原理、工作原理1.正常放大时各极电压极性：正常放大时各极电压极性：G、S间加正偏压间加正偏压VGG S+GD、S间外加偏压间外加偏压VDDDS衬底衬底S2.工作原理工作原理:(P200)(1)vGS 对对 iD的控制作用：的控制作用：vGS =0，无导电沟道无导电沟道 iD=0 vGS 垂直电场垂直电场 vGS VT 形成形成导电沟道导电沟道 vGS 导电沟道厚度导电沟道厚度 沟道电阻沟道电阻 iD 开启电

5、压开启电压（刚好形成（刚好形成导电沟道时的导电沟道时的vGS)(2)vDS对导电沟道的影响作用：对导电沟道的影响作用：vDS (=vGS-vDS=VT)vDS 夹断区增长夹断区增长iD不随不随vDS增大而增加增大而增加 vDS iD随随vDS增大而增加增大而增加导电沟道倾斜，导电沟道倾斜，预夹断预夹断三三、V-I 特性曲线及特性方程特性曲线及特性方程 输出特性输出特性 转移特性转移特性 FET工作区：工作区：饱和区、可变电阻区饱和区、可变电阻区、击穿区、击穿区 开启开启电压电压IDOAABBCCDD一、结构及工作原理一、结构及工作原理SiO2SiO2中掺入中掺入大量正离子大量正离子导电沟道导电

6、沟道vGSGS0005.1.2N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET1.1.结构特点：结构特点：2.2.符号符号GSD栅极栅极漏极漏极源极源极N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETGSD栅极栅极漏极漏极源极源极P沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETD、S间外加偏压间外加偏压衬底衬底SG、S间偏压间偏压VGGGG000VDDDSN沟道沟道3.正常放大时各极电压极性：正常放大时各极电压极性：二、二、V-I 特性曲线及特性方程特性曲线及特性方程(P206)(P206)输出特性输出特性 转移特性转移特性 5.1.3P P沟道沟道MOSFET MOSFET(P206(P206 自学自学 )5.1.4

7、沟道长度调制效应沟道长度调制效应 (P207(P207 自学、了解自学、了解)5.1.5MOSFETMOSFET的主要参数的主要参数 (P208(P208 自学自学)一、一、直流参数直流参数1.1.开启电压开启电压 VT 2.2.夹断电压夹断电压 VP 3.3.饱和漏极电流饱和漏极电流 IDSS 4.4.直流输入电阻直流输入电阻 RGS二、二、交流参数交流参数1.1.输出电阻输出电阻 r rdsds 2.2.低频跨导低频跨导 g gm m:反映反映vGS对对iD的控制作用的控制作用单位是单位是mSmS(毫西门子毫西门子)三、三、极限参数极限参数1.1.最大漏极电流最大漏极电流 IDM 2.2.

8、最大耗散功率最大耗散功率 PDM 3.3.最大漏源电压最大漏源电压 V(BR)DS 4.4.最大栅源电压最大栅源电压 V(BR)GS（Junction type Field Effect Transistor-JFET）5.2 结型场效应管(P225(P225 P230 P230 自学自学 )要求：要求：1.了解了解JFET结构、工作原理；结构、工作原理；2.掌握掌握JFET特性、符号。特性、符号。3.掌握掌握JFET工作在放大区时外加工作在放大区时外加电压极性：电压极性：4.熟悉熟悉P237 表表5.5.1P211 5.1.3P233 5.3.4 5.3.6 作业：作业：P249 5.1.1

9、、5.1.2、5.3.5 5.3 FET放大电路5.3.1FETFET放大电路放大电路 (P211(P211 P221P221及及P231)P231)CEBJTFETCSCCCDCBCG一、一、直流偏置及静态工直流偏置及静态工作点计算作点计算1.直流偏置直流偏置电路电路2.2.静态工静态工作点计算：作点计算：(P211(P211 P214 P214 电路求解及例题电路求解及例题自学、了解自学、了解)二、二、图解分析图解分析 (P215(P215 自学、自学、了解了解)三、三、小信号模型分析小信号模型分析 MOSFET放大电路放大电路P216 P216 P221 P221 JFET放大电路放大电

10、路 P231 P231 P232P2321.FET小信号模型小信号模型（低频模型（低频模型)1.应用小信号模型法分析应用小信号模型法分析FET放大电路放大电路 例例1 (P218例例5.2.5)已知已知:共源极共源极放大电路，放大电路，gm=1mS 试求：试求：电压增益、源电压增益、电压增益、源电压增益、输入电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解：解：画小信号等效电路：画小信号等效电路：电压增益：电压增益：反相放大电路反相放大电路+_输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：源电压增益：源电压增益：例例2 共漏极放大电路共漏极放大电路（CD）：）：（源极输出器、电压跟随器）（源极输出器、电压跟随

11、器）P219例例5.2.6（自学）（自学）例例3 共漏极放大电路共漏极放大电路:求求:电压增益、输入电阻电压增益、输入电阻 和输出电阻。和输出电阻。解：解：小信号等效电路小信号等效电路 电压增益电压增益电压跟电压跟随器随器 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻FETFET三种基本放大电路比较三种基本放大电路比较（P221P221表表5.2.1 5.2.1 自学）自学）输出电阻小输出电阻小5.4 5.4 砷化镓金属半导体砷化镓金属半导体FETFETP234（不要求）（不要求）5.5 5.5 各种放大器的特性及使用注意事项各种放大器的特性及使用注意事项5.5.1各种各种FET的特性及使用注意事项的特

12、性及使用注意事项 (P236 自学自学 了解了解)一、各种一、各种FETFET的特性比较的特性比较 (P237 表表5.5.1)二、使用注意事项二、使用注意事项5.4 5.4 砷化镓金属半导体砷化镓金属半导体FETFET5.5 5.5 各种放大器的特性及使用注意事项各种放大器的特性及使用注意事项1 1、衬底、衬底处理：衬底源极处理：衬底源极S S2 2、D D、S S可可互换使用互换使用5.5.2各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较（P240表表5.5.2 自学自学 掌握掌握)组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCG(较少使用较少使用)重点：重点：MOSFET、JFET特点及外特性。特点及外特性。用小信号模型分析法估算用小信号模型分析法估算FETFET放大电路的动态指标。放大电路的动态指标。（注意与第四章分析方法进行对比）（注意与第四章分析方法进行对比）难点：难点：JFETJFET、MOSFETMOSFET工作原理。工作原理。(了解了解)end本章小结：本章小结：作业：作业：P251 P251 5.2.95.2.9