电子技术基础模拟部分CH05讲解ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 5.3 结型场效应管（JFET）*5.4 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 5.2 MOSFET 放大电路 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。P沟道 耗尽型 P沟道 P沟道 N沟道 增强型 N沟道 N沟道（耗尽型）FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型(IGFET)耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在

2、 增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 场效应管的分类：场效应管的分类：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.5 MOSFET 的主要参数 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET 1.结构（N沟道）L：

3、沟道长度 W：沟道宽度 tox：绝缘层厚度 通常 W L 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET 剖面图 1.结构（N沟道）符号 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET 2.工作原理（1）vGS对沟道的控制作用 当vGS0时 无导电沟道，d、s间加电压时，也无电流产生。当0vGS VT 时 在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。vGS越大

4、，导电沟道越厚 VT 称为开启电压 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用?靠近漏极d处的电位升高?电场强度减小?沟道变薄 当vGS一定（vGS VT）时，vDS?ID?沟道电位梯度?整个沟道呈楔形分布 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。当vGS一定（vGS VT）时，vDS?ID?沟道电位梯度?当vDS增加到使vGD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用 在预夹断处

5、：vGD=vGS-vDS=VT 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。预夹断后，vDS?夹断区延长?沟道电阻?ID基本不变 2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.工作原理工作原理（3）vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS，就有一条不同的 iD vDS 曲线。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.V

6、-I 特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程 const.DSDGS)(?vvfi 截止区 当vGSVT时，导电沟道尚未形成，iD0，为截止工作状态。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.V-I 特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程 const.DSDGS)(?vvfi 可变电阻区 vDS（vGSVT）)(DSDSTGSnD22vvv?VKi由于vDS较小，可近似为 DSTGSnD)(vvVKi?2常数?GSDDSdsovvdidr)(TGSnVK?v21rdso是一个受vGS控制的

7、可变电阻 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.V-I 特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程 可变电阻区 DSTGSnD)(vvVKi?2)(TGSndsoVKr?v21?n：反型层中电子迁移率 Cox：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容 本征电导因子 oxnnC?K?LWLWKK22oxnnnC?其中 Kn为电导常数，单位：mA/V2 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.V-I 特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及

8、大信号特性方程 饱和区（恒流区又称放大区）vGS VT，且vDS（vGSVT）2)(TGSnDVKi?v221)(TGSTn?VVKv21)(TGSDO?VIv2TnDOVKI?是vGS2VT时的iD V-I 特性：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.V-I 特性曲线及大信号特性方程（2）转移特性 const.GSDDS)(?vvfi21)(TGSDOD?VIiv严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSF

9、ET 1.结构和工作原理（N沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET 2.V-I 特性曲线及大信号特性方程 21)(PGSDSSDVIiv?21)(TGSDOD?VIiv（N沟道增强型）严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.3 P沟道沟道MOSFET 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做

10、到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.4 沟道长度调制效应沟道长度调制效应 实际上饱和区的曲线并不是平坦的)()(DSTGSnDvv?12VKi)()(DSTGSDOvv?112VIL的单位为?m 1V 1.0?L当不考虑沟道调制效应时，?0，曲线是平坦的。修正后 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.5 MOSFET 的主要参数的主要参数 一、直流参数 NMOS增强型 1.开启电压VT（增强型参数）2.夹断电压VP（耗尽型参数）3.饱和漏电流IDSS（耗尽型参数）4.直流输入电阻RGS（1

11、091015）二、交流参数 1.输出电阻rds GSDDSdsVir?vD12TGSnds1)(iVKr?v当不考虑沟道调制效应时，?0，rds 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.5 MOSFET 的主要参数的主要参数 DS GSDmVigv?2.低频互导gm 二、交流参数 考虑到 2TGSnD)(VKi?v则 DSDSGS2TGSnGSDm)(VVVKigvvv?)(2TGSnVK?vnDTGS)(KiV?vDn2iK?LWK?2Coxnn其中 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到

12、及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.1.5 MOSFET 的主要参数的主要参数 end 三、极限参数 1.最大漏极电流IDM 2.最大耗散功率PDM 3.最大漏源电压V（BR）DS 4.最大栅源电压V（BR）GS 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2 MOSFET放大电路放大电路 5.2.1 MOSFET 放大电路 1.直流偏置及静态工作点的计算 2.图解分析 3.小信号模型分析 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.

13、2.1 MOSFET放大电路放大电路 1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）直流通路 共源极放大电路 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2.1 MOSFET放大电路放大电路 1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）DDg2g1g2GSVRRRV?2)(TGSnDVVKI?dDDDDSRIVV?假设工作在饱和区，即)(TGSDSVVV?验证是否满足)(TGSDSVVV?如果不满足，则说明假设错误 须满足VGS VT，否则工作在截止区 再假设工作在可变电阻区)(T

14、GSDSVVV?即 dDDDDSRIVV?DSTGSnD)(vvVKI?2严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。假设工作在饱和区 满足)(TGSDSVVV?假设成立，结果即为所求。解：V2V5406040 DDg2g1g2GSQ?VRRRVmA2.0mA)12)(2.0()(22TGSnDQ?VVKIV2V)15)(2.0(5dDDDDSQ?RIVV例：设Rg1=60k?，Rg2=40k?，Rd=15k?，220V/mA.n?K试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，严格执行突发事件上

15、报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2.1 MOSFET放大电路放大电路 1.直流偏置及静态工作点的计算（2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路 2)(TGSnDVVKI?饱和区 需要验证是否满足)(TGSDSVVV?SGGSVVV?)(2dDDDDSRRIVV?)(SSSSDDg2g1g2VVVRRR?)(SSDVRI?严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2.1 MOSFET放大电路放大电路 1.直流偏置及静态工作点的计算 静态时，vI0，VG 0，I

16、D I 电流源偏置 VS VG VGS 2TGSnD)(VVKI?（饱和区）严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2.1 MOSFET放大电路放大电路 2.图解分析 由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2.1 MOSFET放大电路放大电路 3.小信号模型分析 2TGSnD)(VKi?v2TgsGSQn)(VVK?v2gsTGSQn)(v?VVK2gsngsTGSQn2TGSQn)(2)(vvKVV

17、KVVK?（1）模型 DQI?gsmvg?2gsnvK?静态值（直流）动态值（交流）非线性失真项 当，vgs 2(VGSQ-VT)时，DQDIi?gsmvg?dDQiI?严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.2.1 MOSFET放大电路放大电路 3.小信号模型分析（1）模型 DQDIi?gsmvg?dDQiI?gsmdvgi?0时 高频小信号模型 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.小信号模型分析小信号模型分析 解：例5.2.2的直流分析

18、已求得：mA5.0DQ?IV2GSQ?VV75.4DSQ?VV/mA1 V/mA)12(5.02 )(2TGSQnm?VVKg（2）放大电路分析（例5.2.5）s 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.小信号模型分析小信号模型分析（2）放大电路分析（例5.2.5）dgsmoRg vv?)1()(mgsgsmgsiRgRg?vvvvRgRgAmdmio1?vvvg2g1i/RRR?doRR?SiiSiioSosRRRAA?vvvvvvvvs 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、

19、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.小信号模型分析小信号模型分析（2）放大电路分析（例5.2.6）)/()/)(dsgsmgsdsgsmiorRgrRgAvvvvvv?1)/(1)/(dsmdsm?rRgrRg)()/(1)/(SiidsmdsmSiioSosRRRrRgrRgA?vvvvvvv共漏 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.小信号模型分析小信号模型分析（2）放大电路分析 g2g1i/RRR?mdsmdstto1/111grRgrRiR?vend 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度

20、。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.3 结型场效应管结型场效应管 5.3.1 JFET 的结构和工作原理 5.3.2 JFET 的特性曲线及参数 5.3.3 JFET 放大电路的小信号模型分析法 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 1.结构#符号中的箭头方向表示什么？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.工作原理工作原理 vGS对沟道的控制作用 当vGS0时（以N沟

21、道JFET 为例）当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称为夹断电压VP（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP 0。PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄。?vGS继续减小，沟道继续变窄。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.工作原理工作原理（以N沟道JFET 为例）vDS对沟道的控制作用 当vGS=0时，vDS?ID?G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当vDS增加到使vGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时vDS?夹断区延长?沟道电阻?ID基本不变?严格执

22、行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.工作原理工作原理（以N沟道JFET 为例）vGS和vDS同时作用时 当VP vGS0 时，导电沟道更容易夹断，对于同样的vDS，ID的值比vGS=0时的值要小。在预夹断处 vGD=vGS-vDS=VP 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。综上分析可知综上分析可知?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。?JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。?预夹断前iD与vDS呈近似线

23、性关系；预夹断后，iD趋于饱和。#为什么JFET 的输入电阻比BJT高得多？?JFET栅极与沟道间的 PN结是反向偏置的，因 此iG?0，输入电阻很高。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 const.DSDGS)(?vvfi2.转移特性 const.GSDDS)(?vvfi)0()1(GSP2PGSDSSD?vvVVIi1.输出特性 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。与MOSFET 类似

24、3.主要参数 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 1.FET 小信号模型（1）低频模型 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（2）高频模型 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.动态指标分析动态指标分析（1）中频小信号模型 严格执行突发事件上报

25、制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.动态指标分析动态指标分析（2）中频电压增益（3）输入电阻（4）输出电阻 忽略 rds，?ivgsvRggsmv?)1(mgsRg?v?ovdgsmRg v?mvARgRgmdm1?/iiRR?由输入输出回路得 则 giiiRv?)/(g2g1g3RRR?)/()1(g2g1g3mgsgsRRRRgrr?通常 则)/(g2g1g3iRRRR?doRR?Rgrr)1(mgsgs?gsgsgsmgsgsgs)(rRgrvvvv?end 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现

26、、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。*5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 本节不做教学要求，有兴趣者自学 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。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 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5.5 各种放大器件电路性能比较 组态对应关系：CE BJT FET CS CC CD CB CG 电压增益：BJT FET beLc)/(rRR?)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR?beLc)

27、/(rRR?CE：CC：CB：)/(LddsmRRrg?)/(1)/(LdsmLdsmRRrgRRrg?dsLdLddsm/1)/)(1(rRRRRrg?CS：CD：CG：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。beb/rR输出电阻：cR?)/)(1(/LebebRRrR?1)/(/bebserRRR?1/beerRcRBJT FET 输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：很高m1/gR很高CE：CC：CB：CS：CD：CG：dds/Rrmds1/gRrdds/Rr5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性

28、能比较 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。解：画中频小信号等效电路 例题例题 放大电路如图所示。已知，mS 18m?g，100?试求电路的中频增益、输入电阻和输出电。，?k 1ber严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例题例题?gsmVg?iV?gsV?2gsmRVg?bI?bI?bI?oV?cgsmcbRVgRI?MVA?2mcm1RgRg?6.128?giRR?coRR?M 5则电压增益为 sgiRRR?ioVV?由于 则?k 20sosMVVAV?iosiVVVV?MisiVARRR?6.128M?VA?end 根据电路有