模拟电子技术基础第05章场效应管放大电路

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1、1湖南科技大学信息与电气工程学院第五章场效应管放大电路25场效应管放大电路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5.2MOSFET放大电路3P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：45.1金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管5.1.1N沟道增强型MOS

2、FET5.1.5MOSFET的主要参数5.1.2N沟道耗尽型MOSFET5.1.3P沟道MOSFET5.1.4沟道长度调制效应55.1.1N沟道增强型MOSFET1.结构（N沟道）L：沟道长度W：沟道宽度tox：绝缘层厚度通常W>L65.1.1N沟道增强型MOSFET剖面图1.结构（N沟道）符号75.1.1N沟道增强型MOSFET2.工作原理（1）vGS对沟道的控制作用当vGS≤0时无导电沟道，d、s间加电压时，也无电流产生。当0VT时在电场

3、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，导电沟道越厚VT称为开启电压82.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9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：vGD=vGS-vDS=VT10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）

4、vDS对沟道的控制作用112.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。123.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①截止区当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。133.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②可变电阻区vDS≤（vGS－VT）由于vDS较小，可近似为rdso是一个受vGS控制的可变电阻143.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②可变电阻区n：反型层中电子迁移

5、率Cox：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容本征电导因子其中Kn为电导常数，单位：mA/V2153.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③饱和区（恒流区又称放大区）vGS>VT，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT时的iDV-I特性：163.V-I特性曲线及大信号特性方程（2）转移特性17（二）工作原理（1）增强型MOS场效管上一页下一页返回下一节上一节导电沟道的形成17185.1.2N沟道耗尽型MOSFET1.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

6、栅流195.1.2N沟道耗尽型MOSFET2.V-I特性曲线及大信号特性方程（N沟道增强型）205.1.3P沟道MOSFET21（2）耗尽型MOS场效管上一页下一页返回下一节上一节2122（三）特性曲线上一页下一页返回下一节上一节2223（四）四种MOS场效管的简介上一页下一页返回下一节上一节23245.1.4沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的L的单位为m当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。修正后255.1.5MOSFET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

7、）3.饱和漏电流IDSS（耗尽型参数）4.直流输入电阻RGS（109Ω～1015Ω）二、交流参数1.输出电阻rds当不考虑沟道调制效应时，＝0，rds→∞265.1.5MOSFET的主要参数2.低频互导gm二、交流参数考虑到则其中275.1.5MOSFET的主要参数三、极限参数1.最大漏极电流IDM2.最大耗散功率PDM3.最大漏源电压V（BR）DS4.最大栅源电压V（BR）GSPDM:管子正常工作时漏极电流允许的最大值PDM：管子的耗散功率不能大于该值V（BR）DS：指发生雪崩击穿，iD开始急剧上升的VDSV（BR）GS：栅源间反向电

8、流急剧增加时的VGS285.2MOSFET放大电路5.2.1MOSFET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295.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态