电子线路 谢家奎第三章.pptVIP

第三章 场效应管 引言 §3.1 MOS场效应管 一、增强型MOS(EMOS)场效应管 N沟道EMOS场效应管 2、工作原理 3、伏安特性 4、衬底效应 P沟道EMOS场效应管 二、耗尽型MOS场效应管（DMOS） 三、四种MOS场效应管比较 四、小信号电路模型 §3.2 结型场效应管 一、结构 二、工作原理 三、伏安特性 四、小信号电路模型 §3.3 场效应管的应用 一、有源电阻 例1： 二、开关 习题 §3.3 场效应管的应用 根据此方程，可画出伏安特性曲线。 0 iD vGS Q IDQ VGSQ 根据伏安特性，可知有源电阻是非线性的，其阻值的大小是随Q点的变化而变化的。有源电阻可被定义为： 式中 VGSQ 、IDQ 均为直流分量，因此，R称为直流电阻。 §3.3 场效应管的应用 Q IDQ VGSQ 0 iD vGS 若在直流量上叠加一很小的交流量，如图所示： r 为有源电阻器的交流电阻，其阻值的大小是Q点处切线斜率的倒数。 vGS 0 iD Q IDQ VGSQ ΔVGS ΔID §3.3 场效应管的应用 例如用N沟道DMOS管，将其栅极和源极相连而构成的有源电阻器。 S G D iD vDS i R v §3.3 场效应管的应用 根据电路有 iD/mA VDS/V VGSQ=0 Q 0 IDQ VDSQ ΔID ΔVDS 由输出特性曲线得： 例1 第三章 例 题 解： 图示为有源电阻构成得分压器，已知两管工艺参数相同， 即 相同， 计算 V1 、V2 。 D2 G1 D1 T2 T1 S1 G2 S2 VDD I2 I1 V2 V1 由电路知两管串联， 则有： T1管： T2管： 两管均工作在饱和区： 则有 第二章 例 题 因为 第二章 例 题 整理得： §3.3 场效应管的应用 1、工作原理： 开关是电子线路中的一个基本器件。它的作用是实现电路“通”与“断”。在模拟电路中，开关是用来控制模拟信号的传输，通常将这种开关称为模拟开关。 用示意图表示： v3 v2 v1 3 2 1 1为开关的输入端； 2为开关的输出端； 3为开关的控制端 。 §3.3 场效应管的应用 （1）在理想情况下： 设 v3 有两个电平（相对与地的电压），当v3 为高电平时，开关“闭合”。闭合时，开关上的压降为零。即Ron= 0 。 当 v3 为低电平时，开关“断开”。 断开时，流过开关的电流为零。即 Roff →∞ 开关在通断之间的切换是瞬时完成的。 伏安特性 v1-v2 i 0 v3 v2 v1 3 2 1 §3.3 场效应管的应用 （2）非理想的情况下： 实际应用中，是利用三端器件的可控开关特性来实现上述功能的。 如用一个N沟道EMOS管作为模拟开关。设EMOS管的VGS(th)=2V（其值不随vUS 而变化），vI变化范围为–5V~5V。要使EMOS管可靠地通断，且保证导通时，管子必须工作在非饱和区。 VU=-5V b vO vI RL a vG §3.3 场效应管的应用 分析：要使EMOS管可靠地“通”与“断”，即表现出可控的开关特性。 则EMOS管在“通”时，应该工作在非饱和区： EMOS管在“断”时，应该工作在截止区： 由于vI 变化范围为 –5V~5V，则需要分为两种情况讨论。 VU=-5V b vO vI RL a vG 对N沟道EMOS管来说：必须保证 VGS 0 、VDS 0 。 §3.3 场效应管的应用 当vI 0时，可认为a为漏极、b为源极。 vO vG vI 0 a RL b iD 在非饱和区理想状态，可认为VDS ≈0 所以 VU=-5V b vO vI RL a vG 电路可等效为： §3.3 场效应管的应用 当vI 0 时，可认为 a为源极，b为漏极。 VU=-5V b vO vI RL a vG 电路可等效为： vO vG vI 0 a RL b iD 若要使N沟道EMOS管可靠截止，则必须 只要保证VG 7V、VG -3V，N沟道EMOS管能够可靠得导通和断开。 §3.3 场效应管的应用 若MOS管工作在非饱和区，而VDS为小值时，即VDS≠0　 若设式中， 此式