第五章场效应管放大电路技术分析.ppt

第5章 场效应管放大电路 主要内容及基本要求： 1、了解场效应管的基本原理 （注意与三极管的相同点和不同点）； 2、了解场效应管几个工作区的特点 （注意与三极管的相同点和不同点）； 3、掌握场效应管小信号模型的规律 （注意与三极管的相同点和不同点）； 4、掌握场效应管放大电路的分析方法 （注意与三极管的相同点和不同点）。 场效应管 结型场效应管 场效应晶体管是由一种载流子导电的、用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有自由电子导电的N沟道器件和空穴导电的P沟道器件。（简记为FET） 按照场效应管的结构划分，有结型场效应管和绝缘栅型场效应管两大类。 1.结构 与双极型晶体管的比较： 1、均有三个引脚（极）； 2、形状类似； 3、都可以实现信号的放大； 4、导电原理不同； 5、形成电路的特点不同； 6、应用场合不同。 2.工作原理 N沟道场效应管工作时，在栅极与源极之间加负电压，栅极与沟道之间的PN结为反偏。 在漏极、源极之间加一定正电压，使N沟道中的多数载流子(电子)由源极向漏极漂移，形成iD。iD的大小受VGS的控制。 P沟道场效应管工作时，极性相反，沟道中的多子为空穴。 注意： N沟道、P沟道的区别类似于三极管中的NPN管和PNP管，我们讨论较多的是N沟道型的FET ①栅源电压VGS对iD的控制作用 当VGS＜0时，PN结反偏，耗尽层变厚，沟道变窄，沟道电阻变大，ID减小； VGS更负，沟道更窄，ID更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断， ID≈0。这时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP。（D、S被断开） ②漏源电压VDS对iD的影响 ?当VDS增加到多少时最上面的一点会合在一起呢？ VDS =|VP |时，在紧靠漏极处出现预夹断点 首先设VGS=0（或保持一恒定值），VDS逐渐增加： ?刚开始时随着VDS的增加，电流也基本线性增加； ?随VDS增大，电压的不均匀性开始显现，而且这种不均匀性会越来越明显。为什么会这样呢？ ?随着VDS的继续增加，夹断区仅略有增加。 VP 当VDS继续增加时，预夹断点向源极方向伸长为预夹断区。由于预夹断区电阻很大，使主要VDS降落在该区，由此产生的强电场力能把未夹断区漂移到其边界上的载流子都吸至漏极，形成漏极饱和电流。（称为饱和电流的原因） 为什么？ JFET工作原理（动画2-9) (3)伏安特性曲线 ①输出特性曲线 恒流区：(又称饱和区或放大区） (2)受控性：输出电流受输入电压vGS控制 (1)恒流性：输出电流iD 基本上不受输出电压vDS影响 用途：可做放大器和恒流源。 条件：(1)栅源沟道未夹断 (2)漏源沟道予夹断 特点： (3)伏安特性曲线 预夹断条件： 而： 即： 所以： 可变电阻区 特点（2）当vGS 为定值时,iD 是 vDS 的（近似）线性函数，管子的漏源间呈现为线性电阻，且其阻值受 vGS 控制。 特点（1）管压降vDS 很小。 用途：做压控线性电阻和无触点的、闭合状态的电子开关。 条件：源端与漏端沟道都不夹断 夹断区 用途：做无触点的、接通状态的电子开关。 条件：整个沟道都夹断 击穿区 总结： 场效应管在不同的vGS 、vDS电压下处在 不同的工作区中： 1、可变电阻区： vDS vGS-VP 2、恒 流 区： vDS vGS-VP 、vGS VP 3、截 止 区： vGS VP 4、击 穿 区： vDS VBR(DS) ②转移特性曲线 输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制 结型场效应管的特性小结 金属-氧化物-半导体场效应管 绝缘栅型场效应管Metal Oxide Semiconductor —— MOSFET 分为 增强型 ? N沟道、P沟道 耗尽型 ? N沟道、P沟道 N沟道增强型场效应管 N沟道增强型场效应管的工作原理 （1）栅源电压VGS的控制作用 （1）.栅源电压VGS的控制作用 的N型沟道。把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启电压VT。这时，若在漏源间加电压 VDS，就能产生漏极电流 I D，即管子开启。 VGS值越大，沟道内自由电子越多，沟道电阻越小，在同样 VDS 电压作用下， I D 越大。这样，就实现