模拟电子技术 华成英5-场效应管及其基本放大电路课件.pptVIP

华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 模拟电子技术基础Fundamentals of Analog Electronic 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、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 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？ UGS（off） * （2）漏-源电压对漏极电流的影响 uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大。 预夹断 uGD＝UGS（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uGS。 场效应管工作在恒流区的条件是什么？ uGDUGS（off） uGDUGS（off） * 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uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。 uDG＞－UGS（off） （1）转移特性 * g-s电压 控制d-s的 等效电阻 （2）输出特性 预夹断轨迹，uGD＝UGS（off） 可变电阻区 恒 流 区 iD几乎仅决定于uGS 击 穿 区 夹断区（截止区） 夹断电压 IDSS ΔiD 不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。 低频跨导： * 二、绝缘栅型场效应管 uGS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 uGD＝UGS（th）,预夹断 iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区 刚出现夹断 uGS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 uGS＞0、 uGS ＜0、 uGS ＝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uGS＞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 uGS=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 开启电压 夹断电压 * 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 问题：uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 只有uGS＞0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 只有uGS＜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、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 1. 基本共源放大电路 * 2. 自给偏压电路 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 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 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 若Rd=3kΩ， Rg=1MΩ， gm=2mS，则 与共射电路比较。 * 3. 基本共漏放大电路的动态分析 若Rs=3kΩ，gm=2mS，则 * 基本共漏放大电路输出电阻的分析 若Rs=3kΩ，gm=2mS，则Ro=? * 三、场效应管单管放大电路的频率响应 * * * 说明uGS控制iD的明显的非线性关系。 * * * * 华成英 hchya@tsingh