模拟电子技术及应用 教学课件 作者 李继凯第3章 场效应管及其放大电路.ppt

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1、第3章场效应管及其放大电路场效应管3.1场效应管放大电路3.23.1场效应管场效应管也称单极型晶体管∶具有噪声小、抗辐射能力强、输入阻抗高等优点。场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。符号结构示意图栅极漏极源极导电沟道3.1.1结型场效应管P沟道结型场效应管N沟道结型场效应管（1）对导电沟道宽度及漏极电流的控制作用沟道最宽沟道变窄沟道消失称为夹断VGS（off）1.工作原理夹断电压常用或表示。（2）对导电沟道宽度及漏极电流的影响设为固定值，且。vGD>VPvGS＞VP且

2、不变，VDD增大，iD增大。vGD＝VP预夹断vGD＝VP预夹断vGD

3、此而得名。又因为绝缘栅型场效应管中各电极为金属铝，绝缘层为氧化物，导电沟道为半导体，故又称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称为MOS管—MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor）。1．N沟道增强型MOS管衬底SiO2绝缘层高掺杂漏极栅极源极结构示意图电路符号（1）工作原理（a）耗尽层的形成（b）导电沟道的形成①对导电沟道宽度及漏极电流的控制作用耗尽层空穴大到一定值才开启反型层vGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。使导电沟道刚刚形成的栅源电压称为开启电压，用VT表示，有时也用VGS(th)表示。②对导

4、电沟道宽度及漏极电流的控制作用设且为定值。刚出现夹断iD几乎仅仅受控于vGSvGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻（2）特性曲线和电流方程（a）输出特性（b）转移特性开启电压电流方程：耗尽型MOS管在vGS＞0、vGS＜0、vGS＝0时均可导通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在vGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。加正离子小到一定值才夹断vGS=0时就存在导电沟道2．N沟道耗尽型MOS管3．P沟道MOS管P沟道MOS管是在N型衬底表面生成P型反型层作为导电沟道。P沟道MOS管与N沟道MOS管的结构和工作原理类似，并且也有增强型和耗尽型两种。使用时，栅源电压和漏源电压

5、的极性与N沟道MOS管相反。3.1.3场效应管的主要参数1．直流参数（1）开启电压是增强型MOS管的参数。是使漏极电流大于零所需要的最小栅源电压。（2）夹断电压是结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。（3）饱和漏电流是结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。当栅源电压等于零，而漏源电压大于夹断电压时的漏极电流，称为饱和漏极电流。（4）直流输入电阻结型管的大于Ω，MOS管的大于Ω。2．交流参数（1）低频跨导（2）输出电阻一般约为几十千欧到几百千欧。（3）极间电容场效应管的三个电极之间均存在极间电容。在低频情况下，它们的影响可以忽略不计，在高频情况下，必须予以考虑。3．极限参数（1）最大漏极电流是管子

6、正常工作时允许的最大漏极电流。（2）最大耗散功率是管子正常工作时允许损耗的最大功率。（3）最大漏源电压是指漏源间所能承受的最大电压。（4）最大栅源电压是指栅源间所能承受的最大电压。3.1.4场效应管与晶体三极管的比较（1）场效应管是电压控制器件，用栅源电压控制漏极电流。栅极基本不取电流，输入电阻很高。而晶体管工作时需要信号源为基极提供一定的电流，输入电阻较小。因此，要求输入电阻高的电路应选用场效应管，如果信号源可以提供一定的电流，可选用晶体管。（2）场效应管只有多子参与导电，晶体管内既有多子又有少子参与导电，而少子受温度、辐射等因素影响较大，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。

7、所以在环境条件变化很大的情况下应选用场效应管。（3）场效应管的噪声系数很小，所以低噪声放大器的输入级及要求信噪比较高的电路应选用场效应管。当然也可选用特制的低噪声晶体管。（4）场效应管的漏极与源极可以互换使用，互换后特性变化不大。而晶体管的发射极与集电极互换后特性差异很大，因此只在特殊需要时才互换。（5）场效应管比晶体管的种类多，特别是耗尽型MOS管，栅源电压可正、可负、可为零，均能控制漏极电流。因而在组成放