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[工学]模拟电路4
UESTC-302 例3. CS电路如图,图中场效应管为 N沟道MOSFET。设FET的VT= 2V,K =1mA/V2,求Ri , RO , AV 。 解:1).计算gm; RD RS CS R1 RG ? + vi ? + vo R2 +VDD C1 C2 RL 10k 160k 1M 40k +20V 8k 1M 由 解得: ID= 0.61mA. RD RS CS R1 RG ? + vi ? + vo R2 +VDD C1 C2 RL 10k 160k 1M 40k +20V 2k 1M (2) 画微变等效电路 (3)计算Ri , RO 。 Ri = RG+ R1∥R2 RO= rdS ∥RD≈10KΩ = 1M+(160K∥40K) =1.03MΩ RD RS CS R1 RG ? + vi ? + vo R2 +VDD C1 C2 RL 10k 160k 1M 40k +16V 2k 1M RG R1 G S D RD + – – + R2 RL gmvgs vO vi iD rdS + – vgs vi=0时,受控源开路 由gm= 1.56(mS) ? Ri = 1.03MΩ RO= 10kΩ AV = -15.6 (4)计算AV 。 RG R1 G S D RD + – – + R2 RL gmvgs vO vi iD rdS + – vgs 在CS放大电路中,由于输入电阻Ri 很大,使得 AVS≈AV * * §4.1 场效应晶体管(FET)简介 §4.2 N沟道增强型MOSFET §4.3 MOSFET偏置电路√ §4.4 FET的交流参数和小信号模型 §4.5 FET基本放大器分析√ §4.1 场效应晶体管(FET)简介 场效应晶体管(Field Effect Transistor)是一种利用电场效应来控制电流的三极管,与双极性晶体管(BJT)不同,导电过程中只有一种载流子参与,所以又称为单极型晶体管。 1. 结型场效应晶体管,简称JFET (Junction type Field Effect Transister) ; 2. 绝缘栅型场效应晶体管,简称IGFET ( Insulated Gate Field Effect ransister), 也简称为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET)。 一. FET的分类 FET按结构分为两大类: 3DJ7 存在两种类型的JFET ,四种类型的MOSFET。 JFET MOSFET N沟道耗尽型(正极性晶体管) N沟道耗尽型、N沟道增强型 (Depletion) (Enhancement) P沟道耗尽型(负极性晶体管) P沟道耗尽型、P沟道增强型 JFET G S D MOSFET D G S 二 . FET电路符号 D(Drain) —— 漏极 G(Gate) ——栅极 S(Source)——源极 1. FET的D到S之间的电流通道称为沟道 2. 以N型材料为沟道的FET称为N沟道FET 3. 以P型材料为沟道的FET称为P沟道FET 4. VGS= 0时存在沟道的FET称为耗尽型FET 5. VGS= 0时不存在沟道的FET称为增强型FET FET名词: FET与BJT三电极对应关系 D G S C B E C B E D G S 增强型 D G S 耗尽型 VGS 三. FET主要特点: 1). FET是一种电压控制器件,其模型具有VCCS特性; 2). FET输入阻抗高,易实现直接耦合; 3). FET工作频率高,开关速度快; 4). FET工艺简单,易集成( LSI VLSI ); 5). FET噪声低,可用于高灵敏放大器。 JFET输入电阻约为106 ~109 ?。而MOSFET输入电阻可高达1015 ?。 ☆最早发明的晶体管是JFET; ☆最有发展潜力的晶体管是MOS管; ☆目前大多数IC内部采用的晶体管是MOS管。 IG≈0 ID = IS ID IG G S D IS P--Si N+ N+ G D S 金属 ( Metal ) Al层 氧化物(Oxide) SiO2层 P型Si衬底(Semiconductor) 金属引线 §4.2 N沟道增强型(MOSFET) 一. N沟道增强型MOSFET的结构 由于SiO2的高绝缘性,栅极与器件其他部分实现了电绝缘。故MOS管又称为绝缘栅晶体管。 P--Si G D S N+ N+ 二. N沟道增强型MOSFET工作原理 VGS 0时, 在栅极下面的二氧化硅中将产生一个指向P型衬底、且垂直衬底表面的电场。
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