场效应晶体管及其应用.ppt

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1、第3章场效应晶体管及其应用(共6学时)学习目标:1．了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们的转移特性、输出特性以及主要参数。2．掌握场效应晶体管的静态偏置电路与静态分析方法。3．掌握场效应晶体管共源极放大器、共漏极放大器（源极跟随器）的微变等效电路与主要性能参数。本章内容3.1场效应晶体管的基本特性（2学时）3.2共源极场效应晶体管放大电路（2学时）3.3源极输出器（2学时）小结3.1场效应晶体管的基本特性耗尽型绝缘栅场效应晶体管增强型绝缘栅场效应晶体管场效应晶体管结型场效应晶体管绝缘栅场效应晶体管P沟道结型场效应晶体管N沟道结型场效应晶体管P沟道增强型绝缘

2、栅场效应晶体管N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管P沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管3.1场效应晶体管的基本特性3.1.1结型场效应晶体管结型场效应管简称JFET，它是利用半导体内的电场效应来工作的，因而也称为体内场效应器件。结型场效应管有N沟道和P沟道两类。3.1场效应晶体管的基本特性3.1.1结型场效应晶体管3.1场效应晶体管的基本特性3.1.1结型场效应晶体管UGS(off)≤uDS≤03.1场效应晶体管的基本特性3.1.2绝缘栅型场效应晶体管3.1场效应晶体管的基本特性3.1.2绝缘栅型场效应晶体管3.1场效应晶体管的基本特性3

3、.1.2绝缘栅型场效应晶体管3.1场效应晶体管的基本特性3.1.2绝缘栅型场效应晶体管当uGS＞UGS(th)时3.1.3场效应晶体管的特性参数1.性能参数（1）开启电压UGS(th)是增强型MOS管特有的参数。它是指uDS为一固定值（如10V），使iD等于某一微小电流（如10μA）时所需要的最小uGS值。（2）夹断电压UGS(off)是耗尽型MOS管和结型管的参数。它是指uDS为一固定值（如10V），而使iD减小到某一微小电流（如10μA）时的uGS值。（3）饱和漏极电流IDSS是耗尽型MOS管和结型管的参数。它是指在uGS＝０时，使管子出现预夹断时的漏

4、极电流。IDSS也是结型管所能输出的最大电流。（4）直流输入电阻RGS是指在漏、源极间短路的条件下，栅、源极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一般JFET的RGS＞107Ω，而IGFET的RGS＞109Ω。3.1.3场效应晶体管的特性参数1.性能参数（5）低频跨导（互导）gm是指在uDS为某一定值时，漏极电流iD的微变量和引起它变化的uGS微变量的比值，即gm反映了栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力，是表征场效应管放大能力的一个重要参数（对应于三极管的β），单位为西门子（S），也常用mS或μS。场效应管的gm一般为几毫西门子。3.1.3场效应晶体管

5、的特性参数2.极限参数（1）最大漏极电流IDM是指管子在工作时允许的最大漏极电流。（2）最大耗散功率PDM最大耗散功率PDM＝uDS·iD，它受管子的最高工作温度的限制，与三极管的PCM相似。（3）漏源击穿电压U(BR)DS它是漏、源极间所能承受的最大电压，也就是使iD开始急剧上升（管子击穿）时的uDS值。（4）栅源击穿电压U(BR)GS它是栅、源极间所能承受的最大电压。击穿会造成短路现象，使管子损坏。3.2共源极场效应晶体管放大电路3.2.1电路结构3.2共源极场效应晶体管放大电路3.2.2直流静态工作点3.2共源极场效应晶体管放大电路3.2.3交流放大

6、特性3.3源极输出器3.3.1电路结构如图所示为耗尽型NMOS管构成的共漏极放大电路，由其交流通路可见，漏极是输入、输出信号的公共端。由于信号是从源极输出，也称源极输出器。3.3源极输出器3.3.2交流放大特性式中RL’＝RS∥RL。输出电压与输入电压同相，且由于gmRL’>>1，所以Au小于1，但接近于1。3.3源极输出器3.3.2交流放大特性由上分析可知，源极输出器与三极管的射极输出器有相似的特点：电压放大倍数小于且接近于1，输入电阻较高，输出电阻较低。本章小结场效应管中只有多数载流子参与导电，称为单极型晶体三极管。场效应管根据结构不同可分为两大类：结

7、型场效应管（简称JFET）和绝缘栅场效应管（简称IGFET），对于绝缘栅场效应管来说，又分为增强型和耗尽层两种，而每一种又有N沟道和P沟道之分。场效应管共源极放大电路的输出电压与输入电压反相，与共射放大电路相比，由于场效应管的跨导gm值较小，电压放大倍数较低，但其输入电阻却很大，适合应用于要求高输入电阻的场合。本章小结场效应管源极输出器与三极管的射极输出器有相似的特点：电压放大倍数接近1，输入电阻较高，输出电阻较低。但源极输出器的输入电阻比射极输出器还大得多，一般可达几十MΩ，而源极输出器的输出电阻比射极输出器的输出电阻也大。场效应管放大器的突出优点是噪声

8、低、热稳定性好、高输入电阻、抗辐射能力强。第3章完