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1、第9讲场效应管本讲稿第一页，共三十五页1 结型场效应管结型场效应管2 场效应管放大电路场效应管放大电路本讲稿第二页，共三十五页N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)分类：分类：耗尽型耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型增强型：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，没有导电沟道本讲稿第三页，共三十五页1 结型场效应管结型场效应管 结构结构 工作原理工作原理 输出
2、特性输出特性 转移特性转移特性 主要参数主要参数（1 ）JFET的结构和工作原理的结构和工作原理（2）JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 本讲稿第四页，共三十五页 源极源极，用用S或或s表示表示N型导电沟道型导电沟道漏极漏极，用用D或或d表示表示 P型区型区P型区型区栅极栅极，用用G或或g表示表示栅极栅极，用用G或或g表示表示符号符号符号符号（1）JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 结型场结型场效应管效应管1.结构结构#符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？本讲稿第五页，共三十五页（1）JFET的结构和工作原理的结构
3、和工作原理1.结构结构 本讲稿第六页，共三十五页2.工作原理工作原理 结型场结型场效应管效应管 VGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当VGS0时时（以（以N沟道沟道JFET为例）为例）当沟道夹断时，对应的栅当沟道夹断时，对应的栅源电压源电压VGS称为称为夹断电压夹断电压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，沟道继继续减小，沟道继续变窄续变窄 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结的反向电结的反向电压增加，使靠近漏极处的压增加，使靠
4、近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。从上至下呈楔形分布。当当VDS增加到使增加到使VGD=VP 时，时，在紧靠漏极处出现预夹断。在紧靠漏极处出现预夹断。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 VGSUGS（off）uGDUT时时,沟道加厚，沟道电阻减少，沟道加厚，沟道电阻减少，在相同在相同UDS的作用下，的作用下，ID将进一步增加将进一步增加开始无导电沟道，开始无导电沟道，当在当在UGS UT时才形时才形成沟道成沟道,这种类型的管这种类型的管子称为子称为增强型增强型MOS管管
5、本讲稿第十七页，共三十五页增强型增强型MOS管管uDS对对iD的影响的影响 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N沟沟道增强型道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？管工作在恒流区的条件是什么？iD随随uDS的增大的增大而增大，可变电而增大，可变电阻区阻区 uGDUGS（th）,预预夹断夹断 iD几乎仅仅受控几乎仅仅受控于于uGS，恒流区，恒流区刚出现夹断刚出现夹断uGS的增大几乎全部用来克的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻服夹断区的电阻本讲稿第十八页，共三十五页耗尽型耗尽型MOS管管 耗尽型耗尽型MOS管在管在 uGS0、uGS 0、uG
6、S 0时均可导通，且时均可导通，且与结型场效应管不同，由于与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在绝缘层的存在，在uGS0时仍保持时仍保持g-s间电阻非常大的特点。间电阻非常大的特点。加正离子加正离子小到一定值小到一定值才夹断才夹断uGS=0时就存在时就存在导电沟道导电沟道本讲稿第十九页，共三十五页 N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管特性曲线场效应管特性曲线增强型增强型MOSMOS管管U UGSGS一定时，一定时，I ID D与与U UDSDS的变化曲线，是一族曲线的变化曲线，是一族曲线 I ID D=f f(U UDSDS)U UGSGS=C =C 输出特性曲线输出特性曲
7、线1.可变电阻区可变电阻区：ID与与UDS的关系近线性的关系近线性 ID 2K(UGS-UT)UDSUGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)当当UGS变化时，变化时，RON将随之变化将随之变化因此称之为因此称之为可变电阻区可变电阻区当当UGS一定时，一定时，RON近似为一常数近似为一常数因此又称之为因此又称之为恒阻区恒阻区本讲稿第二十页，共三十五页 N N沟道沟道增强型增强型MOSMOS场效应管特性曲线场效应管特性曲线增强型增强型MOSMOS管管输出特性曲线输出特性曲线2.恒流区恒流区：该区内，该区内，UGS一定，一定，ID基本不随基本不随UD
8、S变化而变变化而变3.击穿区击穿区：UDS 增加到某一值时，增加到某一值时，ID开始剧增而出现击穿。开始剧增而出现击穿。当当UDS 增加到某一临界值时，增加到某一临界值时，ID开始剧增时开始剧增时UDS称为漏源击称为漏源击穿电压。穿电压。UGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)本讲稿第二十一页，共三十五页MOS管的特性管的特性1)增强型增强型MOS管管2)耗尽型耗尽型MOS管管开启开启电压电压夹断夹断电压电压本讲稿第二十二页，共三十五页3.场效应管的分类场效应管的分类工作在恒流区时工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性间的电压极性uGS=0可
9、工作在恒流区的场效应管有哪几种？可工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？才工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？才工作在恒流区的场效应管有哪几种？本讲稿第二十三页，共三十五页 场效应管放大电路场效应管放大电路 直流偏置电路直流偏置电路 静态工作点静态工作点 FET小信号模型小信号模型 动态指标分析动态指标分析 三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较（1）FET的直流偏置及静态分析的直流偏置及静态分析（2）FET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本讲稿第二十四页，共三十五页(1)静态工作点的设
10、置方法静态工作点的设置方法 1.基本共源放大电路基本共源放大电路 根据场效应管工作在恒流区的条件，在根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性间加极性合适的电源合适的电源本讲稿第二十五页，共三十五页2.自给偏压电路自给偏压电路由正电源获得负偏压由正电源获得负偏压称为自给偏压称为自给偏压本讲稿第二十六页，共三十五页3.分压式偏置电路分压式偏置电路为什么加为什么加Rg3?其数值应大些小些？其数值应大些小些？即典型的即典型的Q点稳定电路点稳定电路本讲稿第二十七页，共三十五页近似分析时可认近似分析时可认为其为无穷大！为其为无穷大！根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求
11、得gm。与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：本讲稿第二十八页，共三十五页 基本共源放大电路的动态分析基本共源放大电路的动态分析若Rd=3k，Rg=5k，gm=2mS，则与共射电路比较。本讲稿第二十九页，共三十五页 基本共漏放大电路的动态分析基本共漏放大电路的动态分析若Rs=3k，gm=2mS，则本讲稿第三十页，共三十五页基本共漏放大电路输出电阻的分析基本共漏放大电路输出电阻的分析若Rs=3k，gm=2mS，则Ro=?本讲稿第三十一页，共三十五页3.三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFE
12、T电压增益：电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：本讲稿第三十二页，共三十五页输出电阻：输出电阻：3.三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较BJTFET输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：本讲稿第三十三页，共三十五页小小 结结1.场效应管种类很多，主要有结型和绝缘栅场效应管场效应管种类很多，主要有结型和绝缘栅场效应管结型有结型有N沟道和沟道和P沟道两种，沟道两种，N沟道在沟道在UGS0下工作下工作绝缘栅场效应管有绝缘栅场效应管有N沟道增强型、沟道增强型、N沟道耗尽型、沟道耗尽型、P沟道增强型、沟道增强型、P沟道耗尽型
13、四种类型。增强型不存在原始导电沟道，沟道耗尽型四种类型。增强型不存在原始导电沟道，UGS只在单只在单一极性或正或负工作；而耗尽型存在原始沟道，一极性或正或负工作；而耗尽型存在原始沟道，UGS可正可负。可正可负。2.场效应管是单极型电压控制器件，具有输入电阻高，一场效应管是单极型电压控制器件，具有输入电阻高，一 般可般可达达109。本讲稿第三十四页，共三十五页小小 结结3.场效应管放大电路主要有共源、共栅和共漏三种基本组态放大场效应管放大电路主要有共源、共栅和共漏三种基本组态放大器。器。静态偏置电路主要有自给偏置电路和外置偏置电路两种。静态偏置电路主要有自给偏置电路和外置偏置电路两种。自给偏自给偏置电路适用于结型和耗尽型场效应管。而对增强型场效应管只能采置电路适用于结型和耗尽型场效应管。而对增强型场效应管只能采用外置偏置电路。用外置偏置电路。静态分析可采用计算法和图解法静态分析可采用计算法和图解法动态分析与三极管基本相似，主要采用微变等效电路法进动态分析与三极管基本相似，主要采用微变等效电路法进行分析。行分析。本讲稿第三十五页，共三十五页