第9讲 场效应管及其放大电路ppt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1905年发明电真空管无线电科学技术迅速发展1946年电子数字积分计算机：18000只电真空管占地180平方米耗电150千瓦重30吨性能低于目前最简单的计算机1947年发明晶体管:建立微电子技术学科1955年发明场效应管:半导体理论日趋成熟1958年生产第一块SSI:微电子技术成为电子工业的核心技术60~70年代:80年代后:ULSI：1G位芯片10亿个晶体管/片，IC技术迅速发展：MSILSIVLSI.10万个晶体管/片，芯片中晶体管0.35um。芯片内部的布线细微到亚微米(

2、0.1×10–6m)量级1GHz（109Hz）的微处理器和其他芯片90年代后:场效应晶体管于1925年由JuliusEdgarLilienfeld和于1934年由OskarHeil分别发明，但是实用的器件一直到1952年才被制造出来（结型场效应管，Junction-FET，JFET）。1960年DawanKahng发明了金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-SemiconductorField-effecttransistor,MOSFET），从而大部分代替了JFET，对电子行业的发展有着深远的意义。1.4场效应管（FET)场效应管：利用输入回路的电场效应控制输出回路电流的一种

3、半导体器件。特点：输入电阻高107~1012Ω噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小。类型：结型场效应管（JFET)绝缘栅型场效应管（MOSFET）单极型晶体管（仅靠半导体中多数载流子导电）电压型控制元件1.4.1结型场效应管1.JFET的结构和符号图1.4.1结型场效应管的结构和符号源极漏极栅极图1.4.2N沟道结型场效应管的结构示意图导电沟道+2.工作原理PN结空间电荷区(即耗尽层)的宽度是随着加在PN结上的反向电压的大小而变化的。反向电压越大，耗尽层越宽；反之，则越窄。JFET就是利用PN结的这个性质，通过改变栅压uGS来改变沟道电阻，进而改变s、d极间的电流iD。相关知识（1）当uD

4、S=0，uGS对沟道的控制作用(a)uGS=0,沟道最宽，iD=0UGS(off)夹断电压P+uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？(b)UGS(off)＜uGS＜0，沟道变窄(c)uGS≤UGS(off)沟道夹断（2）uGS为UGS(off)＜uGS＜0中某一定值时，uDS对漏极电流的影响uGD=uGS-uDS当uDS=0,uGD=uGS，沟道等宽，iD=0当(a)uDS↑＞0,→iD↑＞0使沟道各点电位不等，且不等宽(b)uDS↑→uGD=uGS–uDS=UGS(off)沟道预夹断(c)uDS↑↑→uGD＜UGS(off)，夹断区延长综上所述，可得JFET的如下几个特性：

5、①因为G、S极间加反向偏电压，两个P+N结截止，栅极电流iG≈0，故JFET的输入电阻很大。②在uDS不变的情况下，uGS的微小变化可以引起iD比较大的变化，故称FET为电压型控制元件。③与BJT相类似，当漏极接上负载电阻RD后，在RD上可以得到放大了的变化电压。④我们将uGS=0时就存在导电沟道(iD≠0)的FET称为耗尽型，uGS=0时没有导电沟道(iD=0)的FET称为增强型。（3）uGD＜UGS(off)，uGS对iD的控制作用当uDS一定时，改变uGS→iD随之变化3.结型场效应管特性曲线1)输出特性曲线常数图1.4.5场效应管的输出特性(1)可变电阻区（非饱和区）：uDS较小uGS

6、一定，→iD→rDS为一常数uDS↑uGS改变，→rDS随之改变图1.4.5场效应管的输出特性（2）恒流区（饱和区）：uGD＜UGS(off)uGS一定，iD几乎不随uDS变化uDS一定，iD随uGS变化（3）夹断区：uGS＜uGS(off)，iD≈0预夹断轨迹：指各条曲线上使uDS=uGS–uGS(off)的点连接而成。因uGD=uGS–uDS当uGD=uGS(off)图1.4.6场效应管的转移特性曲线常数uGS=0时，产生预夹断点的电流。IDSS饱和漏极电流：2)转移特性曲线在恒流区内，已知输出特性绘制转移特性1.4.2绝缘栅型场效应管（MOS管)MOS管的工作原理建立在半导体表面场效应现

7、象的基础上。所谓表面场效应是指半导体表面有电场作用时，表面载流子浓度发生变化的现象。MOS管uGS=0时，就存在导电沟道(iD≠0)uGS=0时，不存在导电沟道(iD=0)耗尽型：增强型：1.N沟道增强型MOS管图1.4.7N沟道增强型MOS管结构示意图及增强型MOS的符号1)结构：金属(Al)—氧化物(SIO2)—半导体(P型Si)三层结构。它以P型Si片作衬底材料，在P区上面的左、右两侧各扩散