场效应管及其放大电路 (2)2精选PPT.ppt

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1、场效应管及其放大电路第1页，此课件共25页哦第九讲 场效应管及其放大电路一、场效应管二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法三、场效应管放大电路的动态分析四、复合管第2页，此课件共25页哦一、场效应管（以N沟道为例）场效应管有三个极：源极（场效应管有三个极：源极（s）、栅极（）、栅极（g）、漏极（）、漏极（d），对应于晶），对应于晶体管的体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。1.结型场效应管结型场效应管导电导电沟道沟道源极源极栅极栅极漏极漏极符号符号

2、结构示意图结构示意图N-channel第3页，此课件共25页哦栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用沟道最宽沟道最宽沟道变窄沟道变窄沟道消失沟道消失称为夹断称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负必须加负电压？电压？UGS（off）第4页，此课件共25页哦漏-源电压对漏极电流的影响uGSUGS（off）且不变，且不变，VDD增大，增大，iD增大增大。预夹断预夹断uGDUGS（off）VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定几乎仅仅决定于于uGS。场

3、效应管工作在恒流区的条件是什么？场效应管工作在恒流区的条件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）第5页，此课件共25页哦夹断夹断电压电压漏极饱和漏极饱和电流电流转移特性场效应管工作在恒流区，因而场效应管工作在恒流区，因而uGSUGS（off）且且uDSUGS（off）。为什么必须用转移特性描为什么必须用转移特性描述述uGS对对iD的控制作用？的控制作用？第6页，此课件共25页哦g-s电压控制电压控制d-s的等效电的等效电阻阻输出特性预夹断轨迹，预夹断轨迹，uGDUGS（off）可可变变电电阻阻区区恒恒流流区区iD几乎仅决定几乎仅决定于于uGS击击穿穿区区夹断区（截止区）夹断区（截

4、止区）夹断电压夹断电压IDSSiD 不同型号的管子不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不将不同。同。低频跨导：低频跨导：第7页，此课件共25页哦2.绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管增强型管增强型管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor)Insulated Gate Field Effect TransistorsFour device terminals:drain(D),gate(G),source(S),and body(B)Enhancement type第8页，此课件共25页哦 uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反增大，反型层（导电沟道）将变厚

5、变长。当反型层将两个型层将两个N区相接时，形成导电沟道。区相接时，形成导电沟道。增强型管增强型管SiO2绝缘层绝缘层衬底衬底耗尽层耗尽层空穴空穴高掺杂高掺杂反型层反型层大到一定大到一定值才开启值才开启第9页，此课件共25页哦增强型增强型MOS管管uDS对对iD的影响的影响 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N沟沟道增强型道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？管工作在恒流区的条件是什么？iD随随uDS的增大的增大而增大，可变电而增大，可变电阻区阻区 uGDUGS（th）,预预夹断夹断 iD几乎仅仅受几乎仅仅受控于控于uGS，恒流，恒流区区

6、刚出现夹断刚出现夹断uGS的增大几乎全部用来的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻克服夹断区的电阻第10页，此课件共25页哦MOSFETJFET第11页，此课件共25页哦耗尽型耗尽型MOS管管 耗尽型耗尽型MOS管在管在 uGS0、uGS 0、uGS 0时均可导通，且时均可导通，且与结型场效应管不同，由于与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在绝缘层的存在，在uGS0时仍时仍保持保持g-s间电阻非常大的特点。间电阻非常大的特点。加正离子加正离子小到一定值小到一定值才夹断才夹断uGS=0时就存在导时就存在导电沟道电沟道Depletion type第12页，此课件共25页哦MOS管的特性管的特

7、性1)增强型增强型MOS管管2)耗尽型耗尽型MOS管管开启开启电压电压夹断夹断电压电压第13页，此课件共25页哦Vertical MOSFET(VMOS)+第14页，此课件共25页哦3.场效应管的分类场效应管的分类工作在恒流区时工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性间的电压极性uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？可工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？才工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？才工作在恒流区的场效应管有哪几种？第15页，此课件共25页哦二、场效应管静态工作点的设置方法 1.基本共源放大电路基本共源放

8、大电路 根据场效应管工作在恒流区的条件，在根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合间加极性合适的电源适的电源第16页，此课件共25页哦2.自给偏压电路自给偏压电路由正电源获得负偏压由正电源获得负偏压称为自给偏压称为自给偏压哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？第17页，此课件共25页哦3.分压式偏置电路分压式偏置电路为什么加为什么加Rg3?其数值应大些小些？其数值应大些小些？哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？即典型的即典型的Q点稳定电路点稳定电路第18页，此课件共25页哦三、场效应管放

9、大电路的动态分析 1.场效应管的交流等效模型场效应管的交流等效模型近似分析时可认为近似分析时可认为其为无穷大！其为无穷大！根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：第19页，此课件共25页哦2.基本共源放大电路的动态分析基本共源放大电路的动态分析若Rd=3k，Rg=5k，gm=2mS，则与共射电路比较。第20页，此课件共25页哦3.基本共漏放大电路的动态分析基本共漏放大电路的动态分析若Rs=3k，gm=2mS，则第21页，此课件共25页哦基本共漏放大电路输出电阻的分析基本共漏放大电路输出电阻的分析若Rs=3k，g

10、m=2mS，则Ro=?第22页，此课件共25页哦四、复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。不同类型的管子复合后，不同类型的管子复合后，其类型决定于其类型决定于T1管。管。目的：增大目的：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。，减小前级驱动电流，改变管子的类型。第23页，此课件共25页哦讨论一判断下列各图是否能组成复合管判断下列各图是否能组成复合管 在合适的外加电压下，在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。的通路，才能组成复合管。第24页，此课件共25页哦Ri=?Ro=?讨论二第25页，此课件共25页哦