低频电子线路第3章详解.ppt

例 已知 ?nCOXW/(2l) = 0.25 mA/V2，VGS(th)= 2 V，求 ID 。 解： 假设 T 工作在放大模式 VDD (+20 V) 1.2 M? 4 k? T S RG1 RG2 RD RS 0.8 M? 10 k? G ID 代入已知条件解上述方程组得： ID = 1 mA VGS = 4 V 及 ID = 2.25 mA VGS = -1 V (舍去) VDS = VDD - ID (RD + RS) = 6 V 因此 验证得知： VDS VGS–VGS(th) ， VGS VGS(th)， 假设成立。 小信号等效电路法 　　场效应管小信号等效电路分析法与三极管相似。 分析交流指标。 画交流通路； 将 FET 用小信号电路模型代替； 计算微变参数 gm、rds； 注：具体分析将在第 4 章中详细介绍。 3.2　结型场效应管 JFET 结构示意图及电路符号 S G D S G D P + P + N G S D N 沟道 JFET P 沟道 JFET N + N + P G S D N沟道 JFET 管外部工作条件 vDS 0 (保证栅漏 PN 结反偏) vGS 0 (保证栅源 PN 结反偏,实际小于VD(on)即可) JFET 管工作原理 P + P + N G S D - + vGS vDS + - vGS 对沟道宽度的影响 |VGS | ? 阻挡层宽度? 若 |VGS | 继续? 沟道全夹断 使 VGS = VGS (off) 夹断电压 若 vDS = 0 N G S D + vGS P + P + N 型沟道宽度? 沟道电阻 Ron? vDS 很小时 → vGD ? vGS 由图 vGD = vGS - vDS 因此 vDS?→iD 线性 ? 若 vDS ?→则 vGD ?→ 近漏端沟道? → Ron 增大。 此时 Ron ?→iD ? 变慢 vDS 对沟道的控制(假设 vGS 一定) N G S D + vGS P + P + vDS + - 此时 W 近似不变 即 Ron 不变 当 vDS 增加到使 vGD ? = VGS(off) 时 → A 点出现预夹断 若 vDS 继续?→A 点下移 → 出现夹断区 此时 vAS = vAG + vGS = -VGS(off) + vGS (恒定) 若忽略沟道长度调制效应，则近似认为 l 不变(即 Ron不变)。 因此预夹断后： vDS ? →iD 基本维持不变。 N G S D + vGS P + P + vDS + - A N G S D + vGS P + P + vDS + - A 　　利用半导体内的电场效应，通过栅源电压vGS的变化，改变阻挡层的宽窄，从而改变导电沟道的宽窄，控制漏极电流 iD。 JFET 工作原理： 　　综上所述，JFET 与 MOSFET 工作原理相似，它们都是利用电场效应控制电流，不同之处仅在于导电沟道形成的原理不同。 若考虑沟道长度调制效应，则iD略有增大。 NJFET 输出特性 非饱和区 特点： iD 同时受 vGS 与 vDS 的控制。 条件： vGS VGS(off) v DS vGS – VGS(off) 伏安特性曲线 线性电阻： iD/mA vDS /V O vDS = vGS – VGS(off) vGS = 0 V -2 V -1. 5 V -1 V -0. 5 V IDSS 是vGS＝0 ，vDS＝ -VGS(off)时的漏极电流 饱和区(放大区) 特点： iD 只受 vGS 控制，而与 vDS 近似无关。 iD/mA vDS /V O vDS = vGS – VGS(off) vGS = 0 V -2 V -1. 5 V -1 V -0. 5 V 数学模型： 条件： vGS VGS(off) vDS vGS–VGS(off) 　　在饱和区，JFET 的 iD 与 vGS 之间也满足平方律关系，但由于 JFET 与 MOS 管结构不同，故方程不同。 截止区 特点： 沟道全夹断的工作区 条件： vGS VGS(off) iG ? 0，iD = 0 击穿区 vDS 增大到一定值时 ? 近漏极 PN 结雪崩击穿 iD/mA vDS /V O vDS = vGS – VGS(off) vGS = 0 V -2 V -1. 5 V -1 V -0. 5 V ? 造成 iD 剧增。 vGS 越负? 则 vGD 越负 ? 相应击