4 场效应管及其放大电路

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1、第4章场效应管放大电路1场效应管的基本问题（自学）2场效应管放大电路3各种放大器件电路性能比较1场效应管根据结构不同分为哪两大类？何谓耗尽型？何谓增强型？VP夹断电压和VT开启电压分别是何种类型场效应管的重要参数之一？场效应管有哪三个电极？和BJT管如何对应？场效应管的两个电压VGS和VDS分别起何主要作用？场效应管输出特性曲线分为哪几个区？作放大时工作在哪个区？为什么？场效应管是双极型？单极型？电压控制器件还是电流控制器件？它的输入电阻如何？（与BJT对比）根据场效应管特点作放大时，应如何合理设置Q点？场效应管的基本问题2场效应管是电压控制器件。它具有输入阻抗高，噪声低的优

2、点。本章是本课程的难点，但不是本课程的重点。由于学时数少，又因为场效应管放大电路与三极管放大电路有许多相同之处，所以，本章学习采用对比学习法，即将场效应管与三极管放大电路比较，了解相同点，掌握不同点。3图解法，估算法，微变等效电路法三极管场效应管三极管放大器场效应管放大器分析方法分析方法4N沟道（相当于NPN）P沟道（相当于PNP）增强型耗尽型N沟道（NPN）P沟道（PNP）N沟道（NPN）P沟道（PNP）（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型FET分类：5DSGN符号结型场效应管（JFET）一、结构图N沟道结型场效应管结构图N型沟道N型硅棒栅极源极漏极P+

3、P+P型区耗尽层(PN结)在漏极和源极之间加上一个正向电压，N型半导体中多数载流子电子可以导电。导电沟道是N型的，称N沟道结型场效应管。6P沟道场效应管图P沟道结型场效应管结构图N+N+P型沟道GSDP沟道场效应管是在P型硅棒的两侧做成高掺杂的N型区(N+)，导电沟道为P型，多数载流子为空穴。符号GDS7N沟道MOSFET耗尽型增强型P沟道N沟道P沟道绝缘栅型场效应管的类别4.3绝缘栅型场效应管（MOSFET）结型场效应管的输入电阻虽然可达106～109W，在使用中若要求输入电阻更高，仍不能满足要求。绝缘栅型场效应管又称为金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）具有更高输

4、入电阻，可高达1015W。且有制造工艺简单、适于集成等优点。增强型MOS管在vGS=0时，无导电沟道。耗尽型MOS管在vGS=0时，已有导电沟道存在。8PN+SGDN+以P型半导体作衬底形成两个PN结SiO2保护层Al金属电极从衬底引出电极两边扩散两个高浓度的N区Al金属电极Al金属电极N沟道增强型MOSFET9PN+SGDN+半导体Semiconductor氧化物Oxide金属Metal表示符号GSDMOSFET10NP+SGDP+P沟道增强型MOSFET的结构表示符号GSD11PN+SGDN+N沟道增强型MOSFET的工作原理–++–与JFET相似，MOSFET的工作原理

5、同样表现在：栅压vGS对沟道导电能力的控制，漏源电压vDS对漏极电流的影响。12PN+SGDN+N沟道增强型MOSFET的工作原理–++–(1)vGS对沟道的控制作用当vGS=0时，漏源极间是两个背靠背的PN结，无论漏源极间如何施加电压，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，将不会有漏电流出现iD≈0。13N沟道增强型MOSFET的工作原理vDS=0vGS增加，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。PN+SGDN+–++–开始形成沟道时的栅源极电压称为开启电压，用VT表示。导电沟道增厚沟道电阻减小14PN+SGD

6、N+N沟道增强型MOSFET的工作原理–++–(1)vGS对沟道的控制作用,vDS=0当vGS>VT时，电场增强将P衬底的电子吸引到表面，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，称为反型层形成导电沟道出现反型层且与两个N+区相连通，在漏源极间形成N型导电沟道。15N沟道增强型MOSFET的工作原理综上所述：N沟道MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。只有当vGS≥VT时，方能形成沟道。PN+SGDN+–++–沟道形成以后，在漏-源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生。1

7、6MOS管的伏安特性用输出特性和转移特性描述MOSFET的特性曲线输出特性转移特性输出特性当栅源电压

8、vGS

9、=C为常量时，漏极电流iD与漏源电压vDS之间的关系。与BJT类似，输出特性曲线也分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。++––17输出特性MOSFET的特性曲线24061020可变电阻区放大区截止区击穿区18024061020转移特性曲线输出特性曲线MOSFET的特性曲线19耗尽型NMOS管1).耗尽型NMOS管结构示意图sgdN+N+SiO2Alb耗尽层（导电沟道）反型层P耗尽型NM