[2017年整理]模拟电子学基础课件-第五章.pptVIP

工业制造学院测控系;5 场效应管放大电路;场效应管(FET)是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件，具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点。;5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管;5.1.1 N沟道增强型MOSFET;图5.1.1b和c分别为N沟道增强型MOSFET的简图和代表符号。;2. 工作原理;(2)vGS≥VT，出现N型导电沟道;因此，感生沟道的出现，实际上将原来被P型衬底隔开的源区和漏区连通，一旦vDS≠0，则将有漏极电流iD产生。;当vDS增大到一定程度(vGD=vGS﹣vDS=VT)时，靠近漏极d的反型层消失，vDS继续增大将形成夹断区，夹断点向源极s方向移动。;从输出特性曲线上看，这三个区域分为截止区、可变电阻区和饱和区，如图5.1.3a所示。;3. V-I特性曲线及大信号特性方程;① 截止区;在特性曲线原点附近，由于vDS很小，因此可将iD写成：;(2) 转移特性;例5.1.1 设N沟道增强型MOS管的参数为VT=0.75V，W=30μm，L=3μm，μn=650cm2/V·s，Cox=76.7×10-9F/cm2，且vGS=2VT，MOSFET工作在饱和区。试计算此时场效应管的工作电流iD。;5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET;当vGS0时，由于绝缘层的存在，不会产生栅极电流iG，而;2. V-I 特性曲线及大信号特性方程;对vGS=0时的输出特性曲线而言，在饱和区的iD为：;5.1.3 P沟道MOSFET;显然，P沟道增强型MOS管沟道产生的条件为：;5.1.4 沟道长度调制效应;5.1.5 MOSFET的主要参数;二、交流参数;2. 低频互导gm;三、极限参数;5.2 MOSFET放大电路;5.2.1 MOSFET放大电路;由直流通路可知，栅源电压vGS为：;例5.2.1 电路如图5.2.1b所示，设Rg1=60k?，Rg2=40k?，Rd=15k?，VDD=5V， VT=1V，;N沟道增强型MOS管电路直流计算步骤如下：;(2)带源极电阻的NMOS共源极放大电路;例5.2.2 电路如图5.2.2所示，设MOS管的参数为VT=1V，;2. 图解分析;由此可根据vDS=VDD﹣iDRd，在MOS管的输出特性曲线上作出负载线，如图5.2.5所示。;3. 小信号模型分析;NMOS管iG=0，栅源间可看成开路;例5.2.4 电路如图5.2.4所示，设VDD=5V，Rd=3.9kΩ，VGS=2V。场效应管的参数为VT=1V，Kn=0.8mA/V2，λ=0.02V﹣1。当MOS管工作于饱和区，试确定电路的小信号电压增益。;例5.2.5 电路如图5.2.2所示， MOS管的参数为VT=1V，Kn=0.05μA/V2, λ=0。电路参数为VDD=5V,﹣VSS=﹣5V，Rd=10kΩ，R=0.5kΩ，Rg1=150kΩ，Rg2=47kΩ，RS=4kΩ。试确定电路的电压增益、源电压增益、输入电阻和输出电阻。;由小信号模型电路可得：;例5.2.6 电路如图5.2.10a所示，设耦合电容对信号频率可视为交流短路，场效应管工作在饱和区，rds很大，可忽略。试画出其小信号等效电路，求其输入电阻、小信号电压增益、源电压小信号电压增益和输出电阻。;由上面分析结果可得：;求输出电阻的方法与BJT电路类似，如图5.2.11所示。;5.3 结型场效应管;与源极s和漏极d相连的N+区，是通过光刻和扩散等工艺完成的隐埋层，其作用是向源极和漏极提供低阻通路。;图5.3.1a和b分别为N沟道JFET的结构示意图和电路符号。;2. 工作原理;(1)vGS对导电沟道及iD的控制作用;以上分析表明，改变vGS的大小，可以有效地控制导电沟道电阻的大小。若在漏源极间加上固定的正向电压vDS，则iD将受到vGS的控制：;(2)vDS对iD的影响;当vDS继续增大，导电沟道两侧的耗尽层也继续加宽且在靠近漏极处最宽。;综上分析可知：;5.3.2 JFET的特性曲线及参数;2. 转移特性;5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法;当用在高频或脉冲电路时，必须考虑极间电容的影响，其高频小信号模型如图5.3.7c所示。;2. 应用小信号模型发分析JFET放大电路;(1)电压增益;例5.3.1 电路如图5.3.8a所示，设Rg3=10MΩ，Rg1=2MΩ???Rg2=47kΩ，Rd=30kΩ，R=2kΩ，VDD=18V，JFET的VP=﹣1V，IDSS=0.5mA，且λ=0。试确定Q点。;由于JFET工作在饱和区，则有;*5.4 砷化镓金属-半导体场效应管;5.5 各种放大器件电路性能比较;5.5.1 各种FET的特性及使用注意事项;5.5.2 各种放大器件电路性能比较;组态对应关系：;输