数电03场效应晶体管及其放大电路

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1、第三章场效应晶体管及其放大电路§1场效应晶体管场效应晶体管是电压控制元件，它的输出电流决定于输入端电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，它的输入电阻很高，可高达109～1014。场效应晶体管的外形与普通晶体管相似，但二者控制特性却截然不同。普通晶体管是电流控制元件，通过控制基极电流达到控制集电极电流或发射极电流的目的，信号源必须提供一定的电流才能工作，它的输入电阻低，约为102～104。场效应晶体管结型场效应管绝缘栅场效应管增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道场效应晶体管的分类：1.1结构示意图1增强型绝缘栅场效应管N沟道N+

2、N+P型硅衬底源极S漏极D栅极GSiO2绝缘层P沟道P+P+N型硅衬底源极S漏极D栅极GSiO2绝缘层注意：栅极和其它电极及衬底之间是绝缘的，所以称为绝缘栅场效应管，或称MetalOxideSemiconductor，简称MOS场效应管。由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，栅源电阻（输入电阻）RGS很高，最高可达1014。N+N+P型硅衬底SDG+-UGS●UDS+-当UGS=0时相当于两个反接的PN结ID=01.2工作原理（以N沟道为例说明）N+N+P型硅衬底SDG+-UGS●UDS+-ID垂直于衬底表面产生电场电场吸引衬底中电

3、子到表层电子填补空穴形成负空间电荷区当UGS>0时N沟道沟通源区与漏区与衬底间被耗尽层绝缘耗尽层N+N+P型硅衬底SDG+-UGS●UDS+-IDN+N+P型硅衬底SDG+-UGS●UDS+-ID导电沟道形成后，UDS越大，ID越大。UGS越大，电场越强，沟道越宽，沟道等效电阻越小。1.3特性曲线转移特性曲线开启电压：当UGSUGS(th)时，导电沟道已形成，随着UGS的增大，ID也增大。IDUGSOUGS(th)无沟道有沟道输出特性曲线IDUDSUGS=1V2V3V4V2

4、耗尽型绝缘栅场效应管1.1结构特点（以N沟道为例）N+N+P型硅衬底源极S漏极D栅极GSiO2绝缘层在制造管子时，即在SiO2绝缘层中掺入大量正离子，因而在两个N+区之间感应出许多电子，形成原始导电沟道。+-UGS●UDS+-IDN+N+P型硅衬底SDG由于有原始导电沟道的存在，当UGS=0时，在UDS的作用下，也会有电流ID。1.2工作特点N+N+P型硅衬底SDG+-UGS●UDS+-ID当UGS>0时，UGS越大，导电沟道越宽，等效电阻越小，在同样的UDS作用下，ID也就越大。当UGS<0时，UGS负值越大，导电沟道越窄，等效电

5、阻越大，在同样的UDS作用下，ID也就越小。N+N+P型硅衬底SDG-+UGS●UDS+-IDN+N+P型硅衬底SDG-+UGS●UDS+-ID当UGS小于某一负值时，导电沟道被夹断，这时不管UDS为多大，ID=0。1.3特性曲线转移特性曲线夹断电压：当UGSUGS(off)时，随着UGS的增大，ID也增大。IDUGSO无沟道有沟道UGS(off)IDSS漏极饱和电流输出特性曲线IDUDSUGS=-2V-1V0V1V3电路符号GSDN沟道增强型GSDP沟道耗尽型GSDN沟道耗

6、尽型GSDP沟道增强型4主要参数参数符号漏极饱和电流IDSS(V)栅源夹断电压UGS(off)(V)开启电压UGS(th)(V)栅源绝缘电阻（输入电阻）RGS()共源小信号低频跨导gm(A/V)最高漏源电压UDS(BR)(V)最高栅源电压UGS(BR)(V)最大耗散功率PDM(mV)PD=UDSID共源小信号低频跨导：gm(A/V、mA/V)gm表征场效应管UGS对ID控制能力的大小，也表明场效应管是电压控制元件。特别说明双极性晶体管场效应管类型NPN型或PNP型N沟道或P沟道载流子（电子、空穴）两种载流子同时参与导电只有一

7、种载流子参与导电控制方式电流控制电压控制放大参数=20～100gm=1～5(mA/V)输入电阻102～104107～1014输出电阻rce很高rds很高热稳定性差差好制造工艺较复杂简单、成本低对应极基极—栅极、发射极—源极、集电极—漏极场效应管与双极性晶体管的比较§2场效应晶体管放大电路（共源极接法的分压式偏置放大电路）场效应管放大电路具有很高的输入电阻，因此适用于高内阻信号源的放大，通常用在多级放大电路的输入级。RG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCST—场效应管，电压控制元件，用栅源电压控制漏极

8、电流。RD—漏极负载电阻，获得随ui变化的输出电压。RSS—源极电阻，稳定工作点。RG1、RG1—分压偏置电阻，与RSS配合获得合适的偏压UGS。CS—旁路电容。C1、C1—耦合电容。UDD—直流电源，提供能量。RG1TRSuSC1C