电子技术第5章场效应管放大电路

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1、5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应（半导体场效应（MOSFET）5.3 结型场效应管（结型场效应管（JFET）*5.4 砷化镓金属砷化镓金属-半导体场效应管半导体场效应管5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较5.2 MOSFET放大电路放大电路P沟道沟道耗尽型耗尽型P沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道增强型增强型N沟道沟道N沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFETMOSFET耗尽型耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道增强型增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟

2、道场效应管的分类：场效应管的分类：Metal Oxide Semiconductor MOSFET 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道增强型：没有导电沟道，耗尽型：存在导电沟道，N沟道 P沟道 增强型N沟道 P沟道 耗尽型L：沟道长度：沟道长度W：沟道宽度：沟道宽度tox：绝缘层厚度：绝缘层厚度通常通常 W L 1.结构结构5.1.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET剖面图剖面图1.结构结构（N沟道）沟道）vGS越大，导电沟道越厚，沟道电阻越小。越大，导电沟道越厚，沟道电阻越小。（1）vGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当vGS00时时无导电沟道，无导电沟道，d、s间加电压时

3、，无电流产生。间加电压时，无电流产生。当当00vGS V VT T）时，）时，vDSDS iD D 沟道电位梯度沟道电位梯度 整个沟道呈整个沟道呈楔形分布楔形分布当当vGSGS一定（一定（vGS GS VT）时，）时，vDSDS iD D 沟道电位梯度沟道电位梯度 当当vDSDS增加到使增加到使vGDGD=VT 时，时，在在紧靠漏极处出现预夹断。紧靠漏极处出现预夹断。（2）vDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用在预夹断处：在预夹断处：vGDGD=vGSGS-vDS DS=VT预夹断后，预夹断后，vDSDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 iD D基本不变基本不变（2）vDS对沟道的控制作

4、用对沟道的控制作用（3）vDS和和vGS同时作用时同时作用时 vDS一定，一定，vGS变化时变化时 给定一个给定一个vGS，就有一条不同的，就有一条不同的 iD vDS 曲线。曲线。VGS VT0，VDS 0。BJTBJT的输入特性：的输入特性：iB=f(vBEBE)；iC=iB BMOS管的管的iG=0=0，iD受受vGS控制控制,故故称为称为电压控制器件电压控制器件。（2）转移特性）转移特性1.结构和工作原理结构和工作原理（N沟道）沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无

5、栅流5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET （N N沟道增强型）沟道增强型）耗尽型耗尽型MOS管，管，VGS可可,可可0,可可+；VDS 0。2.V-I 特性曲线特性曲线5.1.3 P沟道沟道MOSFETVDS 0，VGS VT 0，VDS 0,id流向流向d端。端。VGS VT0，VDS 0,id流向流向d端。端。VGS:可可,可可0,可可+VDS VT，且，且vDSDS（vGS SVT）特点：特点：iD与与vGS成正比成正比,不随不随vDS变化。变化。验证是否满足验证是否满足如果不满足，应调整放大电路参数如果不满足，应调整放大电路参数

6、MOS管工作在恒流区，管工作在恒流区，须满足须满足VGS VT，且且VDS(VGSVT)由由Kn叫做电导常数叫做电导常数,单位是单位是mA/V2,是与管子结构有关的参数。是与管子结构有关的参数。1.直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路）简单的共源极放大电路在饱和区，有在饱和区，有（2）带源极电阻的共源极放大电路）带源极电阻的共源极放大电路需验证是否满足需验证是否满足3.小信号模型分析小信号模型分析解：直流分析如例解：直流分析如例5.2.2,5.2.2,不在重复。不在重复。例例5.2.5 共源放大电路共源放大电路 题目中常给出题目中常给出gm,不用求。不

7、用求。（2）放大电路分析）放大电路分析小信号模型电路小信号模型电路s共漏共漏例例5.2.6 共漏放大电路共漏放大电路（1）电压增益）电压增益3.小信号模型分析小信号模型分析（2 2）输入输出电阻输入输出电阻Ro 5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 5.3 结型场效应管结型场效应管1.N沟道结构沟道结构 5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理2.工作原理工作原理 vGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当vGS0时时 当沟道夹断时，对应的

8、栅源电压当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称称夹断电压夹断电压VP（或或VGS(off)）。）。对于对于N沟道的沟道的JFET，VP 0。PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄。沟道变窄。vGS继续减小，沟道继续变窄。继续减小，沟道继续变窄。注意：加的注意：加的是反偏电压是反偏电压 vDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当vGS=0时，时，vDS iD g、d间间PN结的反向结的反向电压增加，使靠近漏极电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔。变窄，从上至下呈楔。当当vDS增加到使增加到使vGD=VP 时，在紧靠漏时，在紧靠漏极处出现预夹断。极处出

9、现预夹断。此时此时vDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 iD基本不变基本不变 vGS和和vDS同时作用时同时作用时当当VP vGS0 时，导电沟道更容易夹断，时，导电沟道更容易夹断，对于同样的对于同样的vDS，iD的值比的值比vGS=0时的值要小。时的值要小。在预夹断处在预夹断处vGD=vGS-vDS=VP 综上可知综上可知 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管所以场效应管也称为单极型三极管。JFET是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，iD受受vGS控制。控制。预夹断前预夹断前iD与与vDS呈呈近似线性关系；

10、预夹断后，近似线性关系；预夹断后，iD趋于趋于饱和。饱和。JFET栅极与沟道间的栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因结是反向偏置的，因 此此iG 0，输入电阻很高。输入电阻很高。2.转移特性转移特性 1.输出特性输出特性 (VPvGS0)5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数N沟道沟道JFET工作条件：工作条件：Vp vGSVP 0结型场效应管结型场效应管的的特性小结特性小结结型场效应管N N沟沟道道耗耗尽尽型型P P沟沟道道耗耗尽尽型型vpvgs 0iD流入流入d端端0 vgs vpiD流出流出d端端1.JFET小信号模型小信号模型（1）低）低频模型模型5.3.3 JFET放大电路放大电路的小信号模型分析法的小信号模型分析法2.动态指标分析动态指标分析（1 1）小信号模型）小信号模型直流条件是否满足：直流条件是否满足：小信号等效电路小信号等效电路rds可看作可看作，可不画出，可不画出（2）电压增益）电压增益（3）输入电阻）输入电阻（4）输出电阻）输出电阻则则:解：解：小信号等效电路小信号等效电路已知已知 试求电路的增益、输入、试求电路的增益、输入、输出电阻。输出电阻。例：例：电压增益为电压增益为由于由于则则场效应管场效应管rgs大，使放大电路的大，使放大电路的Ri提高，提高，因此对因此对VS几乎没有衰减几乎没有衰减。