康华光《电子技术基础(模拟部分)》cha课件.ppt

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1、14.1 结型场效应管结型场效应管4.3 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路4.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较*4.2 砷化镓金属砷化镓金属-半导体场效应管半导体场效应管4 4 场效应管放大电路场效应管放大电路2N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（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)分类：分类：4 4 场效应管放大电路场效应管放大电路34.1 结型场效应管结型场效应管 结构结构 工作原理工作原理 输出特性

2、输出特性 转移特性转移特性 主要参数主要参数 4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 4.1.3 JFET的优的优缺点缺点44.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理1.结构结构 5 源极源极，用用S或或s表示表示N型导电沟道型导电沟道漏极漏极，用用D或或d表示表示 P型区型区P型区型区栅极栅极，用用G或或g表示表示栅极栅极，用用G或或g表示表示符号符号符号符号4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理1.结构结构#符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方

3、向表示什么？62.工作原理工作原理（以（以N沟道沟道JFET为例）为例）4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 VGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当VGS0时时 当沟道夹断时，对应当沟道夹断时，对应的栅源电压的栅源电压VGS称为称为夹断夹断电压电压VP（或或VGS(off)）。对于对于N沟道的沟道的JFET，VP 0。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。VGS继续减小，沟道继续减小，沟道继续变窄。继续变窄。72.工作原理工作原理（以（以N沟道沟道JFET为例）为例）4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 VDS对沟道的控制作用对沟道的控制作

4、用当当VGS=0时，时，VDS ID G、D间间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，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。沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当当VDS增加到使增加到使VGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时此时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 VGS和和VDS同时作用时同时作用时当当VP VGS|VP|时对应的漏极电流。时对应的漏极电流。低频跨导反映了低频跨导反映了vGS对对iD的控制作用。的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是可以在转移特性曲线上求得，单位

5、是mS(毫西门子毫西门子)。输出电阻输出电阻rd：114.1 结型结型场效应管场效应管3.主要参数主要参数 直流输入电阻直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107。最大漏极功耗最大漏极功耗PDM 最大漏源电压最大漏源电压V(BR)DS 最大栅源电压最大栅源电压V(BR)GS124.1 结型结型场效应管场效应管4.1.3 JFET的优缺点的优缺点1.栅源极间的电阻虽然可达栅源极间的电阻虽然可达107以上，但以上，但在某些场合仍嫌不够高。在某些场合仍嫌不够高。3.栅源极间的栅源极间的PN结加正向电压时，将出现结加正向电压时，将出现较大的栅极

6、电流。较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2.在高温下，在高温下，PN结的反向电流增大，栅源结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。极间的电阻会显著下降。134.3 金属氧化物半导体金属氧化物半导体场效应管场效应管 结构结构 工作原理工作原理 4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET 4.3.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET 4.3.3 各种各种FET的特性比较及的特性比较及 使用注意事项使用注意事项 特性曲线特性曲线 参数参数144.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET1.结构结构 PNNgsdP

7、型基底型基底两个两个N+区区SiO2绝缘层绝缘层金属铝金属铝gsd代表符号代表符号箭头表示由箭头表示由P（衬底）（衬底）指向指向N（沟道）（沟道）154.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET2.工作原理工作原理PN+N+gsdvDSvGSvGS=0时时d-s间相当于两个间相当于两个背靠背的背靠背的PN结结iD=0对应截止区对应截止区164.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET2.工作原理工作原理VT称为开启电压称为开启电压PN+N+gsdvDSvGSvGS0时时vGS足够大时（足够大时（vGS VT）感应出足够多电子，这里感应出足够多电子，这里出

8、现以电子导电为主的出现以电子导电为主的N型导电沟道。型导电沟道。感应出电子感应出电子这种这种vGS=0时没有导电时没有导电沟道，而必须依靠栅沟道，而必须依靠栅源电压的作用，才形源电压的作用，才形成感生沟道的成感生沟道的FETFET称为称为增强型增强型FETFET。174.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET2.工作原理工作原理vGS较小时，导电较小时，导电沟道相当于电阻将沟道相当于电阻将d-s连接起来，连接起来，vGS越大此电阻越小。越大此电阻越小。PN+N+gsdvDSvGS184.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET2.工作原理工作原理PN+

9、N+gsdvDSvGS当当vDS不太大不太大时，导电沟时，导电沟道在两个道在两个N+区间是均匀区间是均匀的。的。当当vDS较大时，较大时，靠近靠近d区的导电区的导电沟道变窄。沟道变窄。194.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET2.工作原理工作原理夹断后，即夹断后，即使使vDS 继续增继续增加，加，iD仍呈恒仍呈恒流特性流特性。iDPN+N+gsdvdsvgsvDS增加，增加，vGD=VT 时，时，靠近靠近d端的沟道被夹断，端的沟道被夹断，称为称为预预夹断。夹断。204.3MOSFET4.3.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET3.特性曲线特性曲线输出特性曲线输出特性

10、曲线iDvDS0vGS0转移特性曲线转移特性曲线4.参数参数 需注意在增强型管子中不用需注意在增强型管子中不用夹断电压夹断电压VP，而用，而用开启电压开启电压VT表征表征管子的特性。管子的特性。0iDvGSVTvDS=10V214.3MOSFET4.3.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETPNNgsd+掺杂后具有正掺杂后具有正离子的绝缘层离子的绝缘层N型沟道型沟道这种这种N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET可以在正或负的栅源电压下工作，可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流，这是耗尽型而且基本上无栅流，这是耗尽型MOSFETMOSFET的一个重要特点。的一个重要特点。2

11、24.3MOSFET4.3.1 各种各种FET的特性比较及使用注意事项的特性比较及使用注意事项1.衬底引出时，注意各管脚的连接。衬底引出时，注意各管脚的连接。3.MOSFET必须在短路情况下保存，以免必须在短路情况下保存，以免管子损坏。管子损坏。2.如出厂时源极与衬底已连在一起，这时源如出厂时源极与衬底已连在一起，这时源极与漏极不能对调。极与漏极不能对调。4.焊接时，电烙铁必须有外接地线。最好是焊接时，电烙铁必须有外接地线。最好是断电后再焊接。断电后再焊接。234.4 场效应管放大电路场效应管放大电路 直流偏置电路直流偏置电路 静态工作点静态工作点 FET小信号模型小信号模型 动态指标分析动态

12、指标分析 三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较 4.4.1 FET的的直流偏置及静态分析直流偏置及静态分析 4.4.2 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 241.直流偏置电路直流偏置电路4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析的直流偏置电路及静态分析（1）自）自偏压电路偏压电路（2）分压式自）分压式自偏压电路偏压电路vGSvGSvGSvGSvGSvGS=-iDR254.4 结型结型场效应管场效应管2.静态工作点静态工作点Q点：点：VGS、ID、VDSvGS=VDS=已知已知VP，由，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出可解出Q点的点的VGS、ID

13、、VDS 264.4 结型结型场效应管场效应管4.4.2 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小信号模型小信号模型 （1）低频模型）低频模型274.4 结型结型场效应管场效应管（2）高频模型）高频模型284.4 结型结型场效应管场效应管2.动态指标分析动态指标分析 （1 1）中频小信号模型）中频小信号模型294.4 结型结型场效应管场效应管2.动态指标分析动态指标分析 （2）中频电压增益）中频电压增益（3）输入电阻）输入电阻（4）输出电阻）输出电阻忽略忽略 rD由输入输出回路得由输入输出回路得则则通常通常则则30 例例4.4.2 共漏极放大电路如图共漏极放大电路

14、如图示。试求中频电压增益、输入电阻示。试求中频电压增益、输入电阻和输出电阻。和输出电阻。（2）中频电压增益）中频电压增益（3）输入电阻）输入电阻得得 解：解：（1 1）中频小信号模型）中频小信号模型由由例题例题31（4 4）输出电阻）输出电阻所以所以由图有由图有例题例题323.三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：组态对应关系：4.4 结型结型场效应管场效应管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：反相电压放大器反相电压放大器电压跟随器电压跟随器电流跟随器电流跟随器33输出电阻：输出电阻：3.三种基本放

15、大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较4.4 结型结型场效应管场效应管BJTFET输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：34 解：解：画中频小信号等效电路画中频小信号等效电路则电压增益为则电压增益为例题例题放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知 试求电路的中频增益、输入电阻、输出电阻和上试求电路的中频增益、输入电阻、输出电阻和上限截止频率。限截止频率。根据电路有根据电路有由于由于则则35VCC+-+-Cb220V+-Rb1voRb2CBRCCb1RSvSRgR2R1CT2T1vi+-+RSRgCgdCgsrberbbR2RCCbc

16、Cbegm1Vgs.+-VS.Vi.Vo.Ib.-+Vbe.gm2Vbe.gdsebcbIc.Ie.+-RSCgsCgdrbeR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.求上限截止频率：求上限截止频率：R2很小，很小，Cgs可看成与可看成与Rg并联，并联，RgRs，可看成开路。，可看成开路。36+-RSCgsCgdrbeR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.gdsecbgm1Vgs.Ie.+-RSCgsCgdreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.gdsecbgm1Vgs.Ie.37+-RSCgsCgdreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.+-RSC1=Cgd+CgsreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.-+Vbe.gm2Vbe.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.38+-RSC1=Cgd+CgsreR2RCCbcCbe+-VS.Vo.+-Vbe.gm2Vbe.Ic.Ie.gdsecbgm1Vgs.三阶低通特性三阶低通特性39作业作业