场效应管及其基本放大电路

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1、模 拟 电 子 技 术 基 础 第 五 章 场 效 应 管 及 其 放 大 电 路 第 五 章 场 效 应 管 及 其 放 大 电 路 5.1 场 效 应 管 5.2 场 效 应 管 基 本 放 大 电 路 5.1 场 效 应 管一 、 结 型 场 效 应 管二 、 绝 缘 栅 型 场 效 应 管三 、 场 效 应 管 的 分 类 一 、 结 型 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

2、 、可 变 电 阻 区 ， 对 应 于 晶 体 管 的 截 止 区 、 放 大 区 、 饱 和 区 。符 号 结 构 示 意 图栅 极 漏 极源 极导 电沟 道单 极 型 管 噪 声 小 、 抗 辐 射 能 力 强 、 低 电 压 工 作1. 结 构 2. 工 作 原 理 （ 1） 栅 -源 电 压 对 导 电 沟 道 宽 度 的 控 制 作 用沟 道 最 宽 沟 道 变 窄 沟 道 消 失称 为 夹 断 u G S可 以 控 制 导 电 沟 道 的 宽 度 。 为 什 么 g-s必 须 加负 电 压 ？ UG S（ off） （ 2） 漏 -源 电 压 对 漏 极 电 流 的 影 响u G

3、S UG S（ off） 且 不 变 ， VDD增 大 ， iD增 大 。预 夹 断uG D UG S（ off） VDD的 增 大 ， 几 乎 全 部 用 来 克 服 沟 道 的电 阻 ， iD几 乎 不 变 ， 进 入 恒 流 区 ， iD几 乎仅 仅 决 定 于 uG S。场 效 应 管 工 作 在 恒 流 区 的 条 件 是 什 么 ？uG DUG S（ off）uG DUG S（ off） 常 量 DS)( GSD Uufi夹 断电 压漏 极 饱和 电 流3. 特 性场 效 应 管 工 作 在 恒 流 区 ， 因 而 uG S UG S（ off） 且 uG D UG S（ off）

4、 。uDG UG S（ off）GS(off)GSDS Uuu 2GS(off)GSDSSD )1( UuIi 在 恒 流 区 时 （ 1） 转 移 特 性 常 量 GS)( DSD Uufi g-s电 压控 制 d-s的等 效 电 阻（ 2） 输 出 特 性 常 量 DSGSDm Uuig 预 夹 断 轨 迹 ， uG D UG S（ off）可变电阻区 恒流区 iD几 乎 仅 决定 于 uG S击穿区夹 断 区 （ 截 止 区 ） 夹 断 电 压IDSSiD 不 同 型 号 的 管 子 U G S（ off） 、 IDSS将 不 同 。低 频 跨 导 ： 二 、 绝 缘 栅 型 场 效 应

5、 管 u G S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 。SiO2绝 缘 层衬 底耗 尽 层 空 穴高 掺 杂 反 型 层 1. 增 强 型 管 大 到 一 定值 才 开 启 增 强 型 MOS管 uDS对 iD的 影 响 用 场 效 应 管 组 成 放 大 电 路 时 应 使 之 工 作 在 恒 流 区 。 N沟 道 增 强 型 MOS管 工 作 在 恒 流 区 的 条 件 是 什 么 ？ iD随 uDS的 增大 而 增 大 ， 可变 电 阻 区 uG D UG S（ th） ,预 夹 断

6、 iD几 乎 仅 仅受 控 于 u G S， 恒流 区刚 出 现 夹 断uG S的 增 大 几 乎 全 部 用来 克 服 夹 断 区 的 电 阻 2. 耗 尽 型 MOS管 耗 尽 型 MOS管 在 u G S 0、 uG S 0、 uG S 0时 均 可 导通 ， 且 与 结 型 场 效 应 管 不 同 ， 由 于 SiO2绝 缘 层 的 存 在 ， 在uG S 0时 仍 保 持 g-s间 电 阻 非 常 大 的 特 点 。 加 正 离 子小 到 一 定值 才 夹 断uG S=0时 就 存 在导 电 沟 道 3. MOS管 的 特 性1)增 强 型 MOS管2)耗 尽 型 MOS管 开 启电

7、 压夹 断电 压 DGS(th)GSDO 2GS(th)GSDOD2 )1( iUuI UuIi 时 的为式 中在 恒 流 区 时 ， 3. 场 效 应 管 的 分 类工 作 在 恒 流 区 时 g-s、 d-s间 的 电 压 极 性 )0(P )0(N )00(P )00(N )00(P )00(N DSGS DSGS DSGS DSGSDSGS DSGS 极 性 任 意 ，沟 道 极 性 任 意 ，沟 道耗 尽 型 ，沟 道 ，沟 道增 强 型绝 缘 栅 型 ，沟 道 ，沟 道结 型场 效 应 管 uu uu uu uuuu uu问 题 ： uG S=0可 工 作 在 恒 流 区 的 场

8、效 应 管 有 哪 几 种 ？ 只 有 u G S 0才 可 能 工 作 在 恒 流 区 的 场 效 应 管 有 哪 几 种 ？ 只 有 uG S 0才 可 能 工 作 在 恒 流 区 的 场 效 应 管 有 哪 几 种 ？ 讨 论 一 ： 利 用 图 示 场 效 应 管 组 成 原 理 性 共 源 放 大 电 路 。 讨 论 二 ： 如 何 利 用 Multisim测 试 场 效 应 管 的 输 出 特 性从 输 出 特 性 曲 线 说 明 场 效 应 管 的 哪 些 特 点 ？ 5.2 场 效 应 管 基 本 放 大 电 路一 、 场 效 应 管 静 态 工 作 点 的 设 置 方 法二

9、、 场 效 应 管 放 大 电 路 的 动 态 分 析三 、 场 效 应 管 放 大 电 路 的 频 率 响 应 一 、 场 效 应 管 静 态 工 作 点 的 设 置 方 法 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 dDQDDDSQ 2GS(th)BBDODQ BBGSQ )1( RIVU UVII VU 1. 基 本 共 源 放 大 电 路 2. 自 给 偏 压 电 路 sDQSQGQGSQ sDQSQGQ 0 RIUUU RIUU ， 2GS(off)GSQDSSDQ )1( UUII )( sdDQDDDSQ

10、 RRIVU 由 正 电 源 获 得 负 偏 压称 为 自 给 偏 压哪 种 场 效 应 管 放 大 电 路 能 够 采 用 这 种 电 路 形 式 设 置 Q点 ？ 3. 分 压 式 偏 置 电 路 sDQSQ DDg2g1 g1AQGQ RIU VRR RUU 2 GS(th)GSQDODQ )1( UUII )( sdDQDDDSQ RRIVU 为 什 么 加 Rg3?其 数 值 应 大 些 小 些 ？哪 种 场 效 应 管 能 够 采 用 这 种 电 路 形 式 设 置 Q点 ？即 典 型 的 Q点 稳 定 电 路 二 、 场 效 应 管 放 大 电 路 的 动 态 分 析 DSGSD

11、m Uuig 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参 数 等 效 模 型 类 比 ：1. 场 效 应 管 的 交 流 等 效 模 型 2. 基 本 共 源 放 大 电 路 的 动 态 分 析 doi dmgs ddioRRR RgU RIUUAu 若 Rd=3k， Rg=1M， gm=2mS， 则与 共 射 电 路 比 较 。 ?uA 3. 基 本 共 漏 放 大 电 路 的 动 态 分 析 i sm smsdgs sdio 1R RgRgRIU RIUUAu 若 Rs=3k， gm =2m S， 则?uA 基 本 共 漏 放 大 电 路 输 出 电 阻 的 分 析 msomso oooo 1gRUgRU UIUR 若 Rs=3k， gm =2m S，则 Ro=? 三 、 场 效 应 管 单 管 放 大 电 路 的 频 率 响 应 H 2 1 gsgCRf CRRf )(2 1 LdL )j1)(j1( j HL Lm ffff ffAA uu dgLmgsgs )1( CRgCC o 作 业 ：o 5-3 5-8