模拟电路第4章场效应管放大电路课件.ppt

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1、第四章场效应管放大电路BJT的缺点：输入电阻较低,温度特性差。场效应管(FET)：利用电场效应控制其电流的半导体器件。优点：输入电阻非常高(高达107~1015欧姆)，噪声低，热稳定性好，抗辐射能力强，工艺简单，便于集成。根据结构不同分为：结型场效应管(JFET);绝缘栅型场效应管(MOSFET)根据沟道性质分为：N沟道;P沟道根据偏压为零时沟道能否导电分为：耗尽型，增强型场效应管工作时，只有一种极性的载流子参与导电，所以场效应管又称为单极型晶体管。14.1结型场效应管4.1.1JFET的结构和工作原理1.结构:Ndgs高搀杂的P型区.N沟道JEFT的示意

2、图N型导电沟道符号gds对于N沟道JEFT工作于放大状态，vGS<0.vDS>0g—栅极，s—源极，d—漏极2Pdgs高搀杂的N型区.P型导电沟道P沟道JEFT的示意图对于P沟道JEFT工作于放大状态，vGS>0.vDS<0gds符号32.工作原理(1)vGS对iD的控制作用vGS=0Vp

3、将受vGS的控制。对N沟道，vGS减小，沟道电阻增大，iD减小。vDS=0时，耗尽层均匀5(2)VDS对iD的影响设：vGS>VP且不变vDS=0，耗尽层均匀vGS>VpvGD>Vp：沟道呈电阻性，iD随vDS升高几乎成正比例的增加。vDS不为0时，耗尽层变成锲型。vDS增加，锲型的斜率加大。NdgsNdgs耗尽层iD6∵vGD=vGS-vDSvDS↑，vGD↓当vGD=VP时，靠近D端两边的耗尽层相接触—预夹断。iD达到了最大值IDSS。此时：vDS=vGS-VPvDS再加大，vGDvGS-VP)耗尽层两边相接触的长度增加，iD基本上不

4、随vDS的增加而上升，漏极电流趋于饱和—饱和区，恒流区。NdgsNgds预夹断夹断长度增加74-1-2N沟道，JFET的特性曲线输出特性iD=f(vDS)

5、vGS=常数在该区FET可以看成一个压控电阻。特点:vGS越负，耗尽层越宽，漏源间的电阻越大，输出曲线越倾斜。iD与vDS几乎成线性关系。1区:可变电阻区0>vGS>VP,0>vGD>Vp82区：饱和区（恒流区，线性放大区）0≤vGS>Vp,vGD

6、作放大器时工作在该区域。94区：击穿区vDS太大，致使栅漏PN结雪崩击穿，FET处于击穿状态.。场效应管一般不能工作在该区域内。3区：截止区vGS

7、vDS=常数表征栅源电压vGS对漏极电流的控制作用，场效应管是电压控制器件。在饱和区内，FET可看作压控电流源。转移特性方程：iD=IDSS(1-vGS/VP)2VPIDSSvGS-0.8–0.4vGS11（3）主要参数夹断电压：VP当导电沟道刚好完全被关闭时，栅源所对应的电压vGS称为夹断电压。夹断电压与半导体的搀杂浓度有关。饱和

8、漏电流：IDSS场效应管处于饱和区，且vGS=0时的漏极电流，对于结型场效应管，为最大工作电流。低频互导：gmgm=diD/dvGS

9、vDS=常数反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，是转移特性曲线上，静态工作点处的斜率。12输出电阻：rd输出电阻反映了vDS对iD的影响，是输出特性上，静态工作点处切线斜率的倒数。在饱和区内，iD随vDS改变很小，因此rd数值很大。最大漏源电压：V(BR)DS最大耗散功率：PDM134.3金属-氧化物-半导体场效应管4.3.1N沟道增强型MOSFET金属栅极、SiO2绝缘层、半导体，构成平板电容器。MOSFET利用栅源电压的

10、大小，来改变衬底b表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。N沟道增强型MOS管示意图N沟道增强型MOS管符号sgd衬底bPN+N+铝SiO2MOS场效应管的类型：增强型：包括N沟道和P沟道耗尽型：包括N沟道和P沟道dsgbP沟道增强型MOS管符号dsgb141、沟道形成原理①vDS=0时，vGS的作用在SiO2绝缘层中产生垂直向下的电场，该电场排斥P区中的多子空穴，而将少子电子吸向衬底表面。vGS不够大时，吸向衬底表面的电子将与空穴复合而消失，衬底表面留下了负离子的空间电荷区—耗尽层，并与两个PN结的耗尽层相连，此时源区和漏区隔断。无导电沟道iD=0v

11、GS=0时，iD=00