模拟电子技术第3章 第一部分.ppt

第三章 场效应管放大器 绝缘栅场效应管 结型场效应管 3.2 场效应管放大电路 效应管放大器的静态偏置 效应管放大器的交流小信号模型 效应管放大电路 3.1 场效应管 场效应管 BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，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。 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 场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~ iD) ，工作时，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。 一 结型FET的结构和工作原理 两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极： g：栅极 d：漏极 s：源极 符号： 1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）： D G D S G S N沟道 P沟道 2. N沟道结型场效应管的工作原理 （1）栅源电压对沟道的控制作用 ②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。 ③当│uGS│↑到一定值时 ，沟道会完全合拢。 定义： 夹断电压UP——使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压uGS。 在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0 ①当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。 （2）漏源电压对沟道的控制作用 在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。 ①当uDS=0时， iD=0。 ②uDS↑→iD ↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。 ③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP时，在靠漏极处夹断——预夹断。 预夹断前， uDS↑→iD ↑。 预夹断后， iDS↑→iD 几乎不变。 ④uDS再↑，预夹断点下移。 （3）栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用 iD=f（ uGS 、uDS）,可用两组特性曲线来描绘。 1). 输出特性曲线： iD=f（ uDS ）│uGS=常数 3. JFET的特性曲线 uGS=0V uGS=-1V 设：UP= -3V ΔiD 低频跨导gm：用来描述动态的栅-源电压uGS对漏极电流iD的控制作用（恒流区） ΔuGS 输出特性 四个区： 放大区的特点： △ iD /△ uGS = gm ≈常数 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理） （a）可变电阻区（预夹断前）。 （b）放大区也称为恒流区、饱和区（预夹断 后）。 （c）截止区（夹断区）。 （d）击穿区。 可变电阻区 放大区 截止区 击穿区 2). JFET的转移特性 iD=f（ uGS ）│uDS=常数 可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线： 恒流区中iD的表达式为： 例：已知有一结型场效应管的参数为IDSS=1.5mA，Up= - 2V，求它在UGS= - 1V时的跨导 gm= ? 恒流区中iD的表达式为： 1. 绝缘栅场效应管的结构 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 4个电极：漏极D， 源极S，栅极G和 衬底B。 符号： 二 绝缘栅场效应管的结构和工作原理 2 工作原理 (a) 当uGS= 0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在漏源之间加上电压uDS也不会形成电流， 漏极电流 id=0，管子截止。 ①栅源电压uGS的控制作用 - - - P衬底 s g N + b d SiO2 + N (b)当uGS＞0V, uDS = 0V时→纵向电场→(1)将两个N+ 区和衬底中电子吸引向衬底表面，并与衬底中空穴相遇复合掉；(2) 排斥衬底中的多子空穴。 →衬底表面的薄层中留下了以负离子为主的空间电荷区(耗尽层)，并与两个PN结的空间电荷区相通 。 (c) 增大uGS , uDS = 0V时→纵向电场↑→N+区和衬底P区的电子进一步被吸引到衬底表面的薄层，继续排斥该薄层中的空穴→薄层中自由电子浓