模拟电子技术基础 第9讲 场效应管及其放大电路课件.ppt

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1、第九讲场效应管及其放大电路一、场效应管二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法三、场效应管放大电路的动态分析四、复合管晶体管是一种电流控制元件(iB~iC)，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。场效应管（FieldEffectTransistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~iD)，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道FET分类：绝

2、缘栅场效应管结型场效应管一、场效应管（以N沟道为例）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。（一）.结型场效应管导电沟道源极栅极漏极符号结构示意图栅极正向偏置时电流方向绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorFET)，简称MOSFET。分为：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOS管（1）结构与符号4个引出端：漏极D，源极S，

3、栅极G和衬底B（二）.绝缘栅型场效应管高掺杂耗尽层SiO2绝缘层(2)工作原理++①uGS=0情况由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。SD当栅源电压UGS=0时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。uGS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。衬底空穴反型层大到一定值才开启②uDS=0,uGS>0情况在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导

4、通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。③漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。uds=0时，id=0。iD随uDS的增大而增大，可变电阻区uGD＝UGS（th）,预夹断iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区刚出现夹断uDS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻（3）特性曲线四个区：（a）可变电阻区（预夹断前）。①输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=常量（b）恒流区也称饱和区（预夹断后）。（c）夹断区（截止区）。（d）击穿区。可变电阻区恒流区截

5、止区击穿区②转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=常量可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：UGS（th）一个重要参数——跨导gm：gm=iD/uGSuDS=常量(单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。N型衬底P+P+GSD符号：结构2.P沟道增强型SiO2绝缘层加电压才形成P型导电沟道3.耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号：如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为

6、耗尽型场效应管。(1)N沟道耗尽型管SiO2绝缘层中掺有正离子预埋了N型导电沟道由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS=0时，若漏–源之间加上一定的电压UDS，也会有漏极电流ID产生。当UGS>0时，使导电沟道变宽，ID增大；当UGS<0时，使导电沟道变窄，ID减小；UGS负值愈高，沟道愈窄，ID就愈小。当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失，ID=0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。这时的漏极电流用IDSS表示，称为饱和漏极电流。

7、耗尽型N沟道MOS管的特性曲线漏极特性曲线：uDSUGS=0UGS<0UGS>0OiD/mA16201248121648转移特性曲线：夹断电压饱和漏极电流(3)P沟道耗尽型管符号：GSD预埋了P型导电沟道SiO2绝缘层中掺有负离子耗尽型GSDGSD增强型N沟道P沟道GSDGSDN沟道P沟道G、S之间加一定电压才形成导电沟道在制造时就具有原始导电沟道场效应管的分类工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性场效应管与晶体管的比较电流控制电压控制控制方式两种载流子导电载流子多数载流子导电类型NPN和P

8、NPN沟道和P沟道放大参数rce很高rds很高输出电阻输入电阻较低较高双极型三极管单极型场效应管热稳定性差好制造工艺较复杂简单，成本低对应电极B—E—CG—S—D各种场效应管导通时工作在恒流区和可变电阻区的条件二、场效应管静态工作点的设置方法1.基本共源放大电路根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源2.分压式偏置电路即典型的Q点稳定电路三、场效应管放大电路的动态分析1.场效应管的交流等效模型近似分析时可认为其为无穷大！根据iD的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的h