第3章场效应管及其放大电路技巧.pptVIP

第3章场效应管及其放大电路场效应管3.1场效应管放大电路3.23.1场效应管场效应管也称单极型晶体管∶具有噪声小、抗辐射能力强、输入阻抗高等优点。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。导电沟道3.1.1结型场效应管P沟道结型场效应管N沟道结型场效应管（1）对导电沟道宽度及漏极电流的控制作用沟道最宽VGS（off）1.工作原理（2）对导电沟道宽度及漏极电流的影响vGDVPvGS＞VP且不变，vDS增大，iD增大。vGD＝VP预夹断vGD＝VP预夹断vGDVPvDS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vGS。2.结型场效应管的特性曲线及电流方程（1）输出特性g-s电压控制d-s的等效电阻预夹断轨迹，vGD＝VP可变电阻区恒流区iD几乎仅决定于vGS击穿区夹断区（截止区）不同型号的管子VP、IDSS将不同。低频跨导：饱和漏极电流（2）转移特性场效应管工作在恒流区，因而vGS＞VP且vGD＜VP。夹断电压漏极饱和电流3.1.2绝缘栅场效应管绝缘栅型场效应管的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名。又因为绝缘栅型场效应管中各电极为金属铝，绝缘层为氧化物，导电沟道为半导体，故又称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称为MOS管—MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor）。1．N沟道增强型MOS管衬底SiO2绝缘层高掺杂漏极栅极源极结构示意图电路符号（1）工作原理（a）耗尽层的形成（b）导电沟道的形成耗尽层空穴大到一定值才开启反型层vGS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。刚出现夹断iD几乎仅仅受控于vGSvDS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻（2）特性曲线和电流方程（a）输出特性（b）转移特性开启电压电流方程：耗尽型MOS管在vGS＞0、vGS＜0、vGS＝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vGS＞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vGS=0时就存在导电沟道2．N沟道耗尽型MOS管3．P沟道MOS管3.1.3场效应管的主要参数1．直流参数是增强型MOS管的参数。是使漏极电流大于零所需要的最小栅源电压。是结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。是结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。当栅源电压等于零，而漏源电压大于夹断电压时的漏极电流，称为饱和漏极电流。（3）饱和漏极电流2．交流参数一般约为几十千欧到几百千欧。（3）极间电容场效应管的三个电极之间均存在极间电容。在低频情况下，它们的影响可以忽略不计，在高频情况下，必须予以考虑。3．极限参数是管子正常工作时允许的最大漏极电流。是管子正常工作时允许损耗的最大功率。是指漏源间所能承受的最大电压。是指栅源间所能承受的最大电压。3.1.4场效应管与晶体三极管的比较（1）场效应管是电压控制器件，用栅源电压控制漏极电流。栅极基本不取电流，输入电阻很高。而晶体管工作时需要信号源为基极提供一定的电流，输入电阻较小。因此，要求输入电阻高的电路应选用场效应管，如果信号源可以提供一定的电流，可选用晶体管。（2）场效应管只有多子参与导电，晶体管内既有多子又有少子参与导电，而少子受温度、辐射等因素影响较大，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。所以在环境条件变化很大的情况下应选用场效应管。（3）场效应管的噪声系数很小，所以低噪声放大器的输入级及要求信噪比较高的电路应选用场效应管。当然也可选用特制的低噪声晶体管。（4）场效应管的漏极与源极可以互换使用，互换后特性变化不大。而晶体管的发射极与集电极互换后特性差异很大，因此只在特殊需要时才互换。（5）场效应管比晶体管的种类多，特别是耗尽型MOS管，栅源电压可正、可负、可为零，均能控制漏极电流。因而在组成放大电路时比晶体管有更大的灵活性。（6）场效应管和晶体管均可用于放大电路和开关电路，它们均可构成品种繁多的集成电路。但由于场效应管集成工艺更简单，且具有功耗小、工作电源电压范围宽等优点，因此更加广泛地应用于大规模和超大规模集成电路之中。3.2场效应管放大电路3.2.1场效应管放大电路的直流偏置和静态分析1．自给偏压电路（2）（1）（3）2．分压式偏置电路（1）（2）（3）3.2.2场效应管放大电路的动态分析1．场效应管的交流等效模型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。对结型管：2．共源极放大电路的动态分析交流等效电路例3.2.1在如图所示电路中，已知VDD=15V，Rg1=150kΩ，Rg2=300kΩ，Rg