第四章MOSFET及其放大电路.ppt

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1、第4章MOSFET及其放大电路LBM1第4章场效应管及其放大电路一、FET原理二、FET的特性曲线（N-MOSFET）1.了解FET分类、电路符号。2.理解N-MOSFET工作原理；沟道状态与工作分区。放大区vGS和vDS对iD的影响。理解iD~vGS转移特性曲线、iD~vDS输出特性曲线及其参变量vGS；2.掌握iD~vGS之间的平方律公式；三、FET的偏置电路1.电路结构；2.静态工作点的联立求解方法。LBM2四、FET的小信号模型4.掌握低频小信号模型。五、FET的CS和CD组态放大器熟练掌握放大器电路的指标计算及特点。1.理解gm的含义及

2、计算式；2.理解rds含义；3.完整小信号模型；LBM3重点、难点知识点1、基本结构及其导电机理2、伏安特性及其两种表达方式3、基本放大电路的静态与动态参数4、基本放大电路技术指标定义与分析LBM44.1结型场效应管4.1.1.结型场效应管的结构（以N沟为例）：两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极：G：栅极D：漏极S：源极符号：第4章MOSFET放大电路P区浓度高LBM54.1.2结型场效应管的工作原理（1）栅源电压对沟道的控制作用在栅源间加负电压VGS，令VDS=0①当VGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。②当│VGS│↑时，PN结反偏，形

3、成耗尽层，导电沟道变窄，沟道电阻增大。③当│VGS│到一定值时，沟道会完全合拢。定义：夹断电压Vp——使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压VGS。LBM6（2）漏源电压对沟道的控制作用在漏源间加电压VDS，令VGS=0由于VGS=0，所以导电沟道最宽。①当VDS=0时，ID=0。②VDS↑→ID↑→靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。③当VDS↑，使VGD=VGS-VDS=VP时，在靠漏极处夹断——预夹断。预夹断前，VDS↑→ID↑。预夹断后，VDS↑→ID几乎不变。④VDS再↑，预夹断点下移。（3）栅源电压VGS和漏源电压VDS

4、共同作用可用输入输出两组特性曲线来描绘。ID=f（VGS、VDS）LBM7（1）输出特性曲线：iD=f（VDS）│VGS=常数4.1.3结型场效应三极管的特性曲线四个区：①可变电阻区：预夹断前。②电流饱和区（恒流区）：预夹断后。特点：△ID/△VGS≈常数=gm即：△ID=gm△VGS（放大原理）③击穿区。④夹断区（截止区）。VGS

5、型LBM112、工作原理（1）、vGS对iD及沟道的控制作用增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当vGS=0时，不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，这时漏极电流iD≈0。LBM12vGS＞0当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏源极之间生成耗尽区（带负电的受主离子），仍无自由电子，无导电沟道出现。vGS再增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型自由电子薄层，将自由电子层称为N型沟道，因导电类型与P衬底相反，故又称为反型层。把开始形成沟道时的栅

6、源极电压称为门限电压，用VTN表示。LBM13（2）vDS对iD的影响当vGS>VTN且为一确定值时，正向电压VDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似（进入夹断才能恒流）。当vDS较小（vDS

7、BM16LBM174.2.2N沟道增强型MOSFET管伏安关系式电阻区：放大区：为N沟道元件的传导参数，单位是A/V2。令则是氧化物单位面积的电容，可表示为是氧化物的厚度，是氧化物的介电常数，对硅而言，是反型层中电子的迁移率。(vGS＞VTN)IDO是vGS=2VTN时的漏极电流iD。LBM18[例4.1]目的：计算N沟道增强型MOSFET的电流已知VTN＝0.75V，W＝4μm，L=4μm，μn=650cm2/(V.s)，tox=450Å，εox=3.5×10-13F/cm。VGS=2VTN，场效应管处于放大状态。试计算电流iD。解：＝0.24

8、9mA/v2当时注：可以通过增大电导参数Kn来增大晶体管的电流容量。当制造工艺一定时，可通过调节场效应管的沟道宽度W来改变Kn。LBM1