模拟电路3技术总结.ppt

当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和 衬底间的电容作用，将靠近栅极 下方的 P 型半导体中的空穴向下 方排斥，出现了一薄层负离子的 耗尽层。耗尽层中的少子将向表 层运动，但数量有限，不足以形 成沟道，将漏极和源极沟通，所 以不可能以形成漏极电流ID。 临界饱和工作条件 非饱和区（可变电阻区）工作条件 |VDS | = | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) |， |VDS | | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) | ， 饱和区（放大区）工作条件 |VDS | | VGS –VGS(th) | |VGS| |VGS(th) |， 非饱和区（可变电阻区）数学模型 FET直流简化电路模型(与三极管相对照) 场效应管G、S之间开路 ，IG?0。 三极管发射结由于正偏而导通，等效为VBE(on) 。 FET输出端等效为压控电流源，满足平方律方程： 三极管输出端等效为流控电流源，满足IC=? IB 。 S G D ID VGS S D G ID IG?0 ID(VGS ) + - VBE(on) E C B IC IB IB ? + - 3.1.4 小信号电路模型 MOS管简化小信号电路模型(与三极管对照) gmvgs rds g d s ic vgs - vds + + - rds为场效应管输出电阻： 由于场效应管IG?0，所以输入电阻rgs ??。 而三极管发射结正偏，故输入电阻rb?e较小。 与三极管输出电阻表达式 相似。 rb?e rce b c e ib ic + - - + vbe vce gmvb?e MOS管跨导 利用 得 三极管跨导 通常MOS管的跨导比三极管的跨导要小一个数量级以上，即MOS管放大能力比三极管弱。 计及衬底效应的MOS管简化电路模型 考虑到衬底电压vus对漏极电流id的控制作用，小信号等效电路中需增加一个压控电流源gmuvus。 gmvgs rds g d s id vgs - vds + + - gmuvus gmu称背栅跨导，工程上 ? 为常数，一般? = 0.1~ 0.2 MOS管高频小信号电路模型 当高频应用、需计及管子极间电容影响时，应采用如下高频等效电路模型。 gmvgs rds g d s id vgs - vds + + - Cds Cgd Cgs 栅源极间平板电容 漏源极间电容（漏衬与源衬之间的势垒电容） 栅漏极间平板电容 场效应管电路分析方法与三极管电路分析方法相似，可以采用估算法分析电路直流工作点；采用小信号等效电路法分析电路动态指标。 3.1.5 MOS管电路分析方法 场效应管估算法分析思路与三极管相同，只是由于两种管子工作原理不同，从而使外部工作条件有明显差异。因此用估算法分析场效应管电路时，一定要注意自身特点。 估算法 MOS管截止模式判断方法 假定MOS管工作在放大模式： 放大模式 非饱和模式（需重新计算Q点） N沟道管：VGS VGS(th) P沟道管：VGS VGS(th) 截止条件 非饱和与饱和（放大）模式判断方法 a)由直流通路写出管外电路VGS与ID之间关系式。 c)联立解上述方程，选出合理的一组解。 d)判断电路工作模式： 若|VDS| |VGS–VGS(th)| 若|VDS| |VGS–VGS(th)| b)利用饱和区数学模型： 例1 已知?nCOXW/(2l)=0.25mA/V2，VGS(th)= 2V, 求ID 解： 假设T工作在放大模式 VDD (+20V) 1.2M? 4k? T S RG1 RG2 RD RS 0.8M? 10k? G ID 带入已知条件解上述方程组得： ID= 1mA VGS= 4V 及 ID= 2.25mA VGS= -1V （舍去） VDS= VDD-ID （RD + RS）= 6V 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法与三极管相似。 利用微变等效电路分析交流指标。 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：具体分析将在第四章中详细介绍。 * 3.2 结型场效应管 3.3 场效管应用原理 3.1 MOS场效应管 第三章 场效应管 概 述 场效应管是另一种具有正向受控作用的半导体器件。它体积小、工艺简单，器件特性便于控制，是目前制造大规模集成电路的主要有源器件。 场效应管与三极管主要区别： 场效应