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1、第9讲 场效应管及其放大电路第1页，本讲稿共57页1905年发明电真空管年发明电真空管无线电科学技术迅速发展无线电科学技术迅速发展1946年年电子数字积分计算机：电子数字积分计算机：18000只电真空管只电真空管占地占地180平方米平方米耗电耗电150千瓦千瓦重重30吨吨性能低于目前最简单的性能低于目前最简单的计算机计算机1947年发明晶体管年发明晶体管:建立微电子技术学科建立微电子技术学科1955年发明场效应管年发明场效应管:半导体理论日趋成熟半导体理论日趋成熟1958年生产第一块年生产第一块SSI:微电子技术成为电子工业的核心技术微电子技术成为电子工业的核心技术6070年代年代:80年代后
2、年代后:ULSI：1G位芯片位芯片10亿个晶体管亿个晶体管/片，片，IC技术迅速发展：技术迅速发展：MSI LSI VLSI.10万个晶体管万个晶体管/片，芯片中晶体管片，芯片中晶体管0.35um。芯片内部的布线细微到亚微米芯片内部的布线细微到亚微米(0.1106m)量级量级1GHz（109Hz）的微处理器和其他芯片）的微处理器和其他芯片90年代后年代后:第2页，本讲稿共57页场效应晶体管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil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）。196
3、0年Dawan Kahng发明了金属氧化物半导体场效金属氧化物半导体场效应晶体管应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor,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。第3页，本讲稿共57页第4页，本讲稿共57页1.4 1.4 场效应管（场效应管（FET)FET)场效应管：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半利用输入回路的电场效应控制输出回路电流的一种半导体器件。导体器件。特点：特点：输入电阻高输入电阻高1071012噪声低、噪声低、热稳定性好、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小。
4、抗辐射能力强、功耗小。类型：类型：结型场效应管（结型场效应管（JFET)绝缘栅型场效应管（绝缘栅型场效应管（MOSFET）单极型晶体管单极型晶体管（仅靠半导体中多数载流子导电）（仅靠半导体中多数载流子导电）电压型控制元件电压型控制元件第5页，本讲稿共57页1.4.1结型场效应管结型场效应管1.JFET的结构和符号的结构和符号图图1.4.1结型场效应管的结构和符号结型场效应管的结构和符号源源极极漏漏极极栅栅极极图图1.4.2 N沟道结型场效应管的结构示意图沟道结型场效应管的结构示意图导导电电沟沟道道+第6页，本讲稿共57页2.工作原理工作原理PN结空间电荷区结空间电荷区(即耗尽层即耗尽层)的宽度
5、是随着加在的宽度是随着加在PN结上的反向电压的大小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。而变化的。反向电压越大，耗尽层越宽；反之，则越窄。JFET就是利用就是利用PN结结的这个性质，通过改变栅压的这个性质，通过改变栅压uGS来改变沟道电阻，进而改变来改变沟道电阻，进而改变s、d极间的电流极间的电流iD。相关知识相关知识（1 1）当）当uDS=0，uGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(a)uGS=0,沟道最宽，沟道最宽，iD=0UGS(off)夹断电压夹断电压P+uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？必须加负电压？
6、(b)UGS(off)uGS0，沟道变窄，沟道变窄(c)uGSUGS(off)沟道夹断沟道夹断第7页，本讲稿共57页（2）uGS为为UGS(off)uGS0 0中某一定值时，中某一定值时，uDS对漏极电流的影响对漏极电流的影响uGD=uGS-uDS当当uDS=0,uGD=uGS，沟道等宽，沟道等宽，iD=0当当(a)uDS0,iD0使使沟道沟道各点电位不等，且不等宽各点电位不等，且不等宽(b)uDSuGD=uGSuDS=UGS(off)沟道预夹断沟道预夹断(c)uDSuGDUGS(off)，夹断区延长，夹断区延长第8页，本讲稿共57页 综上所述，可得综上所述，可得JFET的如下几个特性：的如下
7、几个特性：因因为为G、S极极间间加加反反向向偏偏电电压压，两两个个P+N结结截截止止，栅栅极极电电流流iG0，故故JFET的的输输入电阻很大入电阻很大。在在uDS不不变变的的情情况况下下，uGS的的微微小小变变化化可可以以引引起起iD比比较较大大的的变变化化，故故称称FET为为电电压型压型控制元件。控制元件。与与BJT相相类类似似，当当漏漏极极接接上上负负载载电电阻阻RD后后，在在RD上上可可以以得得到到放放大大了了的的变变化化电电压。压。我我们们将将uGS=0时时就就存存在在导导电电沟沟道道(iD0)的的FET称称为为耗耗尽尽型型，uGS=0时时没没有有导导电电沟沟道道(iD=0)的的FET
8、称为称为增强型增强型。（3 3）uGDUGS(off)，uGS对对iD的控制作用的控制作用当当uDS一定时，改变一定时，改变uGSiD随之变化随之变化第9页，本讲稿共57页3.3.结型场效应管特性曲线结型场效应管特性曲线1)1)输出特性曲线输出特性曲线常数 图图1.4.5 场效应管的输出特性场效应管的输出特性(1)可变电阻区（非饱和区）：可变电阻区（非饱和区）：uDS较小较小uGS 一定，一定，iDrDS为一常数为一常数uDSuGS 改变，改变，rDS 随之改变随之改变第10页，本讲稿共57页图图1.4.5 场效应管的输出特性场效应管的输出特性（2 2）恒流区（）恒流区（饱和区饱和区）：uGD
9、UGS(off)uGS 一定，一定，iD几乎不随几乎不随uDS变化变化uDS 一定，一定，iD随随uGS变化变化（3 3）夹断区）夹断区：uGS uGS(off)，iD0预夹断轨迹：指各条曲线上使预夹断轨迹：指各条曲线上使uDS=uGS uGS(off)的点连接而成。的点连接而成。因因uGD=uGS uDS当当uGD=uGS(off)第11页，本讲稿共57页图图1.4.6 场效应管的转移特性曲线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。时，产生预夹断点的电流。I IDSSDSS饱和漏极电流：饱和漏极电流：2)转移特性曲线转移特性曲线在恒流区内，在恒流区内，第12页，本讲稿共
10、57页第13页，本讲稿共57页已知输出特性绘制转移特性已知输出特性绘制转移特性第14页，本讲稿共57页1.4.2 1.4.2 绝缘栅型场效应管（绝缘栅型场效应管（MOSMOS管管)MOS MOS管管的工作原理建立在半导体表面场效应现象的基础上。的工作原理建立在半导体表面场效应现象的基础上。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。度发生变化的现象。MOSMOS管管uGS=0时，就存在导电沟道时，就存在导电沟道(iD0)uGS=0时，不存在导电沟道时，不存在导电沟道(iD=0)耗尽型：耗尽型：增强型：增强型：1.
11、N1.N沟道增强型沟道增强型MOSMOS管管 图图1.4.7 N沟道增强型沟道增强型MOS管结构示意图管结构示意图及增强型及增强型MOS的符号的符号 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、右两侧各扩散出一个高浓度的N+区，从两个N+区各引出一个金属铝电极，作为源极S和漏极d；同时在P区表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，并在SiO2上引出一个金属铝电极作为栅极g；另外，再从P区引出衬底引线B，这就构成了N沟道MOS管。第15页，本讲稿共57页1).工作原理工作原理两个两个N+区与区与P区三者间形成两个背靠区三者间
12、形成两个背靠背的背的PN+结，如图所示。这时不管结，如图所示。这时不管uDS的极性如何，总会有一个的极性如何，总会有一个PN+结处于反偏，故漏极电流结处于反偏，故漏极电流iD0，管子截止。，管子截止。uDS 0时，时，uGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响uGS=0(G、S极间短路极间短路)：u0v第16页，本讲稿共57页图图1.4.8 uDS 0时时uGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响第第一一种种情情况况，0uGSUGS(th)，uDS=0。栅栅极极和和衬衬底底相相当当于于充充有有绝绝缘缘介介质质的的平平板板电电容容器器。这这里里的的UT为为开开启启电电压压，UGS(th)0，其其 值值
13、约约 为为2V10V。第二种情况，第二种情况，uGSUGS(th)，在，在P型硅型硅表面形成一个电子薄层表面形成一个电子薄层D、S间沟间沟道形成。道形成。uGS越大，沟道愈厚，沟道越大，沟道愈厚，沟道电阻愈小。电阻愈小。uGS0：第17页，本讲稿共57页 uGSUGS(th)的某一值时，的某一值时，uDS对对iD的影响的影响图图1.4.9 uGS为大于为大于UGS(th)的某一值时的某一值时uDS对对iD的影的影响响(a)(a)uDSuGS-uGS(th)(b)(b)uDS=uGS-uGS(th)(c)(c)uDS uGS-uGS(th)a.a.uDSuGS-uGS(th)，iD0，沟道不等宽
14、。，沟道不等宽。b.uDS=uGS-uGS(th)，沟道预夹断。沟道预夹断。c.uDSuGS-uGS(th)，夹断区延长，夹断区延长，iD仅决定于仅决定于uGS，不因，不因uDS的增的增大而变化大而变化。u GD ,uGS(th)比较比较第18页，本讲稿共57页2).2).特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程图图1.4.10 N沟道增强型沟道增强型MOS管的特性曲线管的特性曲线(a)(a)转移特性转移特性(b)(b)输出特性输出特性在恒流区，在恒流区，第19页，本讲稿共57页2.N2.N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSMOS图图1.4.11 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管结构示意图及符管结构示意图及
15、符号号同增强型区别：同增强型区别：这种管子在制造时已在这种管子在制造时已在SiO2绝缘层中掺入了大量的正离子，绝缘层中掺入了大量的正离子，正离子会把电子吸引到表面，形成原始的电子沟道正离子会把电子吸引到表面，形成原始的电子沟道(N沟道沟道)，如图所示。，如图所示。即使在即使在uGS=0时，时，NMOS管也能在管也能在uDS的作用下，产生漏极电流的作用下，产生漏极电流iD=IDSS。若若uGS0，则削弱了正离子的作用，则削弱了正离子的作用，iD将减小；将减小；若若uGS0，则增强了正离子的作用，则增强了正离子的作用，iD增加。增加。当当uGS下降到下降到uGS=UGS(off)(0)，导电沟道消
16、失，导电沟道消失，iD0第20页，本讲稿共57页1.4.3 1.4.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数1.直流参数直流参数(1)夹断电压夹断电压UGS(off)：(3)饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS：(4)直流输入电阻直流输入电阻RGS：(2)开启电压开启电压UGS(th)：这是指这是指uDS一定时，一定时，iD与与uGS的微变量之比的比值，即的微变量之比的比值，即2.交流参数交流参数(1)低频跨导低频跨导(或称互导或称互导)gm常数（由于（由于iG0，故，故RGS很高，一般大于很高，一般大于108。）。）这是指这是指uDS一定，使一定，使iD某一规定值某一规定值(0或或5A)的的uG
17、S。这是指这是指uDS一定，使一定，使iD某一规定值（某一规定值（5A)的的uGS。这是指这是指uGS=0，产生预夹断（，产生预夹断（uDS|UGS(off)|）时的）时的iD。这是指这是指uDS=0时，时，uGS与与iG之比的比值。之比的比值。gm反映了反映了uGS对对iD的控制能力，是的控制能力，是衡量衡量FET放大能力的重要参数，放大能力的重要参数，相当于相当于BJT的的。gm的大小与工作的大小与工作点点Q有关有关。.通过计算式求导求出来，即通过计算式求导求出来，即如何求如何求g gm m.通过作图法估算出来通过作图法估算出来第21页，本讲稿共57页3.极限参数极限参数(1)漏极最大耗散
18、功率漏极最大耗散功率PDM、漏极最大允许电流、漏极最大允许电流IDM，同，同BJT的的PCM、ICM类同类同(2)击穿电压：击穿电压：击穿电压击穿电压U(BR)DS指指uDS增大到使增大到使iD开始急剧增加，发生雪崩击穿时的开始急剧增加，发生雪崩击穿时的uDS值。使用时值。使用时uDS不不能超过此值。能超过此值。击穿电压击穿电压U(BR)GS指指G、S间间P+N结的反向击穿电压。若结的反向击穿电压。若UGS超过此值，超过此值，P+N结将被击穿。结将被击穿。一一般般，G与与S和和G与与D间间之之电电容容Cgs和和Cgd约约为为1pF3pF，D与与S之之间间电电容容Cds约约为为0.1pF1pF。
19、(2)极间电容极间电容:具具体体方方法法为为：当当在在转转移移特特性性曲曲线线上上求求时时，gm是是工工作作点点Q处处的的斜斜率率；当当在在输输出出特特性性曲曲线上求线上求时，时，第22页，本讲稿共57页两种方式来控制导电沟道的宽窄，以改变漏极电流两种方式来控制导电沟道的宽窄，以改变漏极电流iD的大小。的大小。MOS管与管与JFET管虽然都是利用电场的强弱来改变导电沟道的宽窄，管虽然都是利用电场的强弱来改变导电沟道的宽窄，但采用的方式不同：但采用的方式不同：JFET是通过是通过PN结反偏时产生的耗尽层大小；结反偏时产生的耗尽层大小；MOS管是通过绝缘栅在外加电压作用下感应电荷的多少。采用这样管
20、是通过绝缘栅在外加电压作用下感应电荷的多少。采用这样综上所述：综上所述：MOSFET的符号的符号符号中符号中D、S间的连线表示导电沟道的性质。其具体间的连线表示导电沟道的性质。其具体表示方法为：虚线表示方法为：虚线(三个短线三个短线)表示无原始沟道，表示无原始沟道，是增强型；实线表示有原始沟道，是耗尽型。是增强型；实线表示有原始沟道，是耗尽型。S、D极的互换性极的互换性 通常通常MOS管在使用时，管在使用时，S、D极可以互换，极可以互换，但有些管子在出厂时，源极但有些管子在出厂时，源极S与衬底与衬底B已被连好已被连好，这些管子就不能随便交换，这些管子就不能随便交换S极和极和D极了。极了。符符
21、号号 中中 各各 电电 极极 的的 符符 号号，表表 示示 正正 常常 工工 作作时时各各电电极极要要求求的的电电源源极极性性。其其电电流流方方向向是是指指静静态态时时的实际电流方向。的实际电流方向。第23页，本讲稿共57页图图1.4.4 场效应管的符号及特性场效应管的符号及特性第24页，本讲稿共57页iD=0iD0增增强强型型MOS耗耗尽尽型型FETuGS(th)0为为N沟道沟道uGS(th)0为为P沟道沟道uGS=0iD=IdmaxJFETiDIdmaxMOSuGS(off)0为为P沟道沟道uGS(off)0为为N沟道沟道uGS(off)0为为P沟道沟道uGS(off)0为为N沟道沟道第2
22、5页，本讲稿共57页为保证为保证MOS管的衬底与沟道间恒受反偏，一般管的衬底与沟道间恒受反偏，一般NMOS管的衬底管的衬底B极应接电极应接电路中的最低电位路中的最低电位(如接地，或接如接地，或接-UGG)；PMOS管的管的B极应接电路中的最高电位极应接电路中的最高电位(如接如接+UDD)。特殊电路中，可将。特殊电路中，可将S与与B极短接。极短接。由于由于IGFET的输入电阻极高，在外界电压的影响下，栅极容易产生很高的输入电阻极高，在外界电压的影响下，栅极容易产生很高的感应电压，造成管子击穿，所以，的感应电压，造成管子击穿，所以，MOS管在不使用时应避免栅极悬空务必将管在不使用时应避免栅极悬空务
23、必将各电极短路。在检查各电极短路。在检查MOS管的质量时不能用万用表，须用测试仪，且各电极的管的质量时不能用万用表，须用测试仪，且各电极的短路线须在接入测试仪后才能去掉。短路线须在接入测试仪后才能去掉。焊接焊接MOS管时，电烙铁必须接地良好，最好是断电后利用余热焊接。管时，电烙铁必须接地良好，最好是断电后利用余热焊接。JFET的的G、S极间电压不能接反，但可以在开路状态下保存，也可以用万用表检查管极间电压不能接反，但可以在开路状态下保存，也可以用万用表检查管子的质量。子的质量。1.4.5：FET的使用注意事项的使用注意事项第26页，本讲稿共57页（b b）由特性曲线可知由特性曲线可知 uGS(
24、th)=4V 例例77 电路如图电路如图(a)(a)所示，其中管子的输出特性曲线如图所示，其中管子的输出特性曲线如图(b)(b)所示。所示。试分析试分析uI为为0 0、8 8V和和1010V三种情况下三种情况下u0 0分别为多少伏分别为多少伏?（a a）解：解：uI=0时，时，uGS=uI=0uGS(th)，T截止截止iD=0u0=uDS=VDD-iD RD=15VuI=8时，设工作在恒流区，时，设工作在恒流区，iD1mA预夹断点的预夹断点的uDS=UGS-UGS(th)=4V，u0=uDS=VDD-iD RD=10V所以假设成立，所以假设成立，u0=10VuI=10时，设工作在恒流时，设工作
25、在恒流区，区，iD2.2mAu0=uDS=VDD-iD RD=4V预夹断点的预夹断点的uDS=UGS-UGS(th)=6V，所以假设不成立所以假设不成立，工作在可变电阻区工作在可变电阻区第27页，本讲稿共57页 例例 电路如图所示，场效应管的夹断电压电路如图所示，场效应管的夹断电压UGS(off）=-4V，饱和漏，饱和漏极电流极电流IDSS=4mA=4mA。试问：为保证负载电阻。试问：为保证负载电阻RL上的电流为恒流，上的电流为恒流，RL的取值范围应为多少的取值范围应为多少?解：解：uGS=0,iD=IDSS,预夹断点的预夹断点的 uDS=UGS-UGS(off)=4V，由电路当由电路当uDS
26、=VDD-iDRL 4V，管子工作在恒流区，管子工作在恒流区所以所以iDRL VDD-4=8VRL 0 RL 2K第28页，本讲稿共57页2.6.1 场效应管放大电路的三种接法2.6.2 场效应管放大电路静态工作点的设置 方法及其分析估算2.6.3 场效应管放大电路的动态分析2.6.4 场效应管放大电路的特点2.6 场效应管放大电路场效应管放大电路 第29页，本讲稿共57页2.6.1 2.6.1 场效应管放大电路的三种接法场效应管放大电路的三种接法+-+-RLRdgds(a)共源电路共源电路+-+-RLRdgsd(b)共漏电路共漏电路+-+-RLRdgsd(c)共栅电路共栅电路一、一、基本共源
27、放大电路基本共源放大电路VGG图图2.7.2 基本共源放大电路基本共源放大电路RgRd+VDDuiT+-+-uo静态时静态时 ui=0，IG=0UGSQ=VGG第30页，本讲稿共57页二、二、自给偏压电路自给偏压电路图图2.7.4 自给偏压共源放大电路自给偏压共源放大电路RgRd+VDDuiT+-+-uo+C1C2+RsCs+(a)结型场效应管放大电路结型场效应管放大电路 静态时静态时，IGQ=0，因而，因而UGQ=0；源极；源极电位为电位为USQ=IDQRs，因此，栅，因此，栅-源之间静态源之间静态电压为电压为由于场效应管的电流方程为：由于场效应管的电流方程为：所以静态时所以静态时 管压降为
28、管压降为第31页，本讲稿共57页+-三、三、分压式偏置电路分压式偏置电路Rg1与与Rg2对电源对电源VDD分压来设置偏压分压来设置偏压，故称为故称为分压式偏置电路分压式偏置电路。Rs稳定静态工作稳定静态工作点，点，Rg3提高输入电阻。提高输入电阻。静态时，栅极电位静态时，栅极电位源极电位源极电位栅栅-源电压源电压管压降为管压降为图图2.7.5 分压式偏置电路分压式偏置电路Rg1+C1Rd+VDDT+-C2+RsCs+Rg2Rg3AgRL第32页，本讲稿共57页2.6.2 2.6.2 场效应管放大电路的动态分析场效应管放大电路的动态分析一、场效应管的低频小信号等效模型场效应管的低频小信号等效模型
29、gds输输入入端端口口输输出出端端口口因场效应管因场效应管iG=0，g、s视为断路视为断路 研究动态信号作用时用全微分表示研究动态信号作用时用全微分表示令式中令式中 当信号幅值较小时，可以认为在当信号幅值较小时，可以认为在Q点附近的特性是线性的，点附近的特性是线性的，gm与与rds近似为常数。近似为常数。用有效值用有效值Id、Ugs和和Uds取代变化量取代变化量diD、duGD和和duDS。1.低频小信号等效模型低频小信号等效模型第33页，本讲稿共57页gds+-交流等效模型交流等效模型gds输输入入端端口口输输出出端端口口2.gm的求解的求解在小信号作用时在小信号作用时IDQ=iD，得出，得
30、出 该式表明，该式表明，gm与与Q点紧密相关，点紧密相关，Q点愈高，点愈高，gm愈大。因此，场效应管放愈大。因此，场效应管放大电路与晶体管放大电路相同，大电路与晶体管放大电路相同，Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响电路的动态参数。响电路的动态参数。第34页，本讲稿共57页对耗尽型场效应管对耗尽型场效应管二、二、共源放大电路的动态分析共源放大电路的动态分析-交流等效电路交流等效电路gds+Rg3Rd+-+-RsRg1Rg2-Rg1+C1Rd+VDDT+-C2+RsCs+Rg2Rg3AgRL+-第35页，本讲稿共57页 交流等效电路交流等效电路gds+Rg
31、3Rd+-+-RsRg1Rg2-不考虑电容时不考虑电容时考虑电容时考虑电容时输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻与共射放大电路类似，共源放大电路具有一定的电压放大能力，且与共射放大电路类似，共源放大电路具有一定的电压放大能力，且输出输出电压与电压与输入输入电压反相，只是共源电路比共射电路的输入电阻大得多。电压反相，只是共源电路比共射电路的输入电阻大得多。第36页，本讲稿共57页三、三、共漏放大电路的动态分析共漏放大电路的动态分析 交流等效电路交流等效电路Rg1+C1RL+VDDT+-C2+RsRg2Rg3Ag+-sdgds+Rg3RL+-+-RsRg1Rg2-输入电阻输入电阻第37页，本讲稿共57
32、页gds+Rg3RL+-+-RsRg1Rg2-I0R0输出电阻输出电阻P133题2.21已知图已知图P2.21(a)P2.21(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b b）(c)(c)所示。所示。（1 1）利用图解法求解）利用图解法求解Q Q点；（点；（2 2）利用等效电路法求解、）利用等效电路法求解、Ri i和和Ro o 。第38页，本讲稿共57页解解(1)Q由特性曲线（由特性曲线（b）可知）可知Q第39页，本讲稿共57页（2）gds+Rg+-+-Rd-第40页，本讲稿共57页2.6.4 场效应管放大电路的特点场效应管放大电路的
33、特点场效应管（单极型管）与晶体管（双极型管）相，最突出的优点是可以场效应管（单极型管）与晶体管（双极型管）相，最突出的优点是可以组成组成高输入电阻的高输入电阻的放大电路，此外，由于它还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力放大电路，此外，由于它还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优于晶体管的特点，而且便于集成化，所以被广泛地应用与各种电子电路中。强等优于晶体管的特点，而且便于集成化，所以被广泛地应用与各种电子电路中。场效应管的放大能力比晶体管差，共源放大电路的电压放大倍数的数值只有场效应管的放大能力比晶体管差，共源放大电路的电压放大倍数的数值只有几到几十，而共射放大电路电压放大倍数的数值可达百
34、倍以上。另外，由于场效几到几十，而共射放大电路电压放大倍数的数值可达百倍以上。另外，由于场效应管栅源之间的等效电容只有几皮法到几十皮法，而栅源电阻又很大，若有感应应管栅源之间的等效电容只有几皮法到几十皮法，而栅源电阻又很大，若有感应电荷则不易释放，从而形成高压，以至于将栅源间的绝缘层击穿，造成永久性损电荷则不易释放，从而形成高压，以至于将栅源间的绝缘层击穿，造成永久性损坏。使用时应坏。使用时应注意保护。注意保护。第41页，本讲稿共57页2.7 2.7 晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.7.1 2.7.1 复合管放大电路复合管放大电路2.7.2 2.7.2 共射共射共基
35、放大电路共基放大电路2.7.3 2.7.3 共集共集共基放大电路共基放大电路第42页，本讲稿共57页2.7.1复合管放大电路复合管放大电路一、复合管的组成及其电流放大系数一、复合管的组成及其电流放大系数两只两只PNP型管构成的型管构成的PNP型管型管T1T2iB1iB2(iE1)iE2iC1+iC2iC2iC1两只两只NPN型管构成的型管构成的NPN型管型管T1T2iB1iB2(iE1)iE2iC1+iC2iC2iC1T1T2iB1iB2(iC1)iE2iE1+iC2两只不同类型管构成的两只不同类型管构成的PNP型管型管iC2iE1T1T2iB1iB2(iC1)iE2iE1+iC2两只不同类型
36、管构成的两只不同类型管构成的NPN型管型管iC2iE1第43页，本讲稿共57页T1T2iB1iB2(iE1)iE2iC1+iC2NPN型管构成的型管构成的NPN型管型管iBiCiE第44页，本讲稿共57页场效应管与晶体管组成的复合管及其跨导第45页，本讲稿共57页2 2、为了实现电流放大，应将第一只管子、为了实现电流放大，应将第一只管子的集电极或发射极电流做为第二只管子的的集电极或发射极电流做为第二只管子的基极电流。基极电流。复合管的组成原则：复合管的组成原则：1 1、在正确的外加电压下每只管子的各极电流、在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通路，且均工作在放大区；均有合适的通路，且
37、均工作在放大区；第46页，本讲稿共57页二、复合管共射放大电路二、复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路 的微变等效电路的微变等效电路+-Rb+-RcRL阻容耦合阻容耦合复合管共射放大复合管共射放大电路电路Rc+VccT2-uo+C2Rbui+-C1+RLT1电压放大倍数与没用复合电压放大倍数与没用复合管时相当管时相当若若(1+)rbe2rbe1，且，且 11，则，则第47页，本讲稿共57页输入电阻比没有复合管时明显增大，即当输入电阻比没有复合管时明显增大，即当 相同相同时，从信号源索取的电流将明显减小。时，从信号源索取的电流将明显减小。+-Rb+-RcRL第4
38、8页，本讲稿共57页分析表明，复合管共射放大电路增强分析表明，复合管共射放大电路增强了电流放大能力，从而减小了对信号了电流放大能力，从而减小了对信号源驱动电流的要求；从另一角度看，源驱动电流的要求；从另一角度看，若驱动电流不变，则采用复合管后，若驱动电流不变，则采用复合管后，输出电流将增大约输出电流将增大约 倍。倍。复合管共射复合管共射放大电路归纳：放大电路归纳：第49页，本讲稿共57页三、复合管共集放大电路三、复合管共集放大电路阻容耦合阻容耦合复合管复合管共集放大共集放大电路电路Re+VccT2-uo+Rbus+-C1+RL+C2T1Rs+-ui交流通路交流通路ReT2-+RbRLT1+-+
39、-Rs微变等效电路微变等效电路+-Rb+-RcRLb1c1c2b2(e1)e2+-Rs第50页，本讲稿共57页Ri输入电阻输入电阻+-Rb+-RcRLb1c1c2b2(e1)e2+-Rs第51页，本讲稿共57页+-Rb+-Rcb1c1c2b2(e1)e2RsRo1Ro2Ro3Ro输出电阻输出电阻+-Rcc1c2b2(e1)e2Ro2Ro3RoRo1第52页，本讲稿共57页+-RcRo3Ro+-Rcc1c2b2(e1)e2Ro2Ro3RoRo1+-Rcc2e2Ro2Ro3Ro第53页，本讲稿共57页由于采用复合管，输入电阻由于采用复合管，输入电阻Ri中与中与Rb相并联的部分相并联的部分大大提高，
40、而输出电阻大大提高，而输出电阻Ro中与中与Re相并联的的部分大大降相并联的的部分大大降低，使共集放大电路低，使共集放大电路Ri大、大、Ro小的特点得到进一步的小的特点得到进一步的发挥。发挥。输入电阻输入电阻复合管共集复合管共集放大电路归纳：放大电路归纳：输出电阻输出电阻第54页，本讲稿共57页2.7.2共射共射共基放大电路共基放大电路ReT2-+RLT1+-+-Rs设设T1的电流放大系数为的电流放大系数为 1，b-e间动态电阻为间动态电阻为rbe1，T2的的电流放大系数为电流放大系数为 2，则，则因为因为 21,即即 2/（1+2）1，所以所以与单管共射放大电路的与单管共射放大电路的相同。相同
41、。第55页，本讲稿共57页2.7.3 2.7.3 共集共集共基放大电路共基放大电路共集共集共基放大电路共基放大电路 的交流通路的交流通路R Re eT T2 2-+R RL LT T1 1+-+-R Rs s共集共集共基放大电路的交流通路，共基放大电路的交流通路，以以T T管组成的共集电路作为输入管组成的共集电路作为输入端，故输入电阻较大；以端，故输入电阻较大；以T T2 2管组管组成的共基电路作为输出端，故具成的共基电路作为输出端，故具有一定电压放大能力；由于共集有一定电压放大能力；由于共集电路和共基电路均有较高的上限电路和共基电路均有较高的上限截止频率，故电路有较宽的通频截止频率，故电路有较宽的通频带。带。第56页，本讲稿共57页作业1.13，1.14，1.152.14，2.15，2.16第57页，本讲稿共57页