模拟电子技术基础第9讲场效应管及其放大电路分析.ppt

* 与晶体管类比，自学场效应管的主要参数。 * 与共射放大电路类比。 * 与共集放大电路相类比。 * 讨论清楚复合管的组成原则。 * 加深等效变换的概念。 第九讲 场效应管及其放大电路 一、场效应管 二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法 三、场效应管放大电路的动态分析 四、复合管 晶体管是一种电流控制元件(iB~ iC)，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。 场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~ iD) ，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。 FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 FET分类： 绝缘栅场效应管 结型场效应管 一、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。 （一）. 结型场效应管 导电沟道 源极 栅极 漏极 符号 结构示意图 栅极正向偏置时电流方向 绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，简称MOSFET。分为： 增强型 ? N沟道、P沟道 耗尽型 ? N沟道、P沟道 1.N沟道增强型MOS管 （1）结构与符号 4个引出端：漏极D， 源极S，栅极G和 衬底B （二）. 绝缘栅型场效应管 高掺杂 耗尽层 SiO2绝缘层 (2) 工作原理 + + ① uGS=0情况 由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。 S D 当栅源电压UGS = 0 时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。 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。 衬底 空穴 反型层 大到一定值才开启 ② uDS=0,uGS0 情况 在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变为 导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。 ③ 漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。 uds=0时，id=0。 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 uDS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻 （3）特性曲线 四个区： （a）可变电阻区（预夹断前）。 ①输出特性曲线：iD=f(uDS)?uGS=常量 （b）恒流区也称饱和 区（预夹断 后）。 （c）夹断区（截止区）。 （d）击穿区。 可变电阻区 恒流区 截止区 击穿区 ②转移特性曲线： iD=f(uGS)?uDS=常量 可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线： UGS（th） 一个重要参数——跨导gm： gm=?iD/?uGS? uDS=常量 (单位mS) gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出gm。 N型衬底 P+ P+ G S D 符号： 结构 2.P沟道增强型 SiO2绝缘层 加电压才形成 P型导电沟道 3. 耗尽型绝缘栅场效应管 G S D 符号： 如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。 (1 ) N沟道耗尽型管 SiO2绝缘层中 掺有正离子 预埋了N型 导电沟道 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，若漏–源之间加上一定的电压UDS，也会有漏极电流 ID 产生。 当UGS 0时，使导电沟道变宽， ID 增大； 当UGS 0时，使导电沟道变窄， ID 减小； UGS负值愈高，沟道愈窄， ID就愈小。 当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失， ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。 这时的漏极电流用 IDSS表示，称为饱和漏极电流。 耗尽型N沟道MOS管的特性曲线 漏极特性曲线： u DS UGS=0