(第十讲)场效应管放大电路(1)

第十讲4场效应管放大电路4.1结型场效应管4.3金属-氧化物-半导体场效应管4.4场效应管放大电路4.5各种放大器件电路性能比较*4.2砷化镓金属-半导体场效应管4场效应管放大电路（续）N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)分类：结构工作原理输出特性转移特性主要参数4.1.1JFET的结构和工作原理4.1.2JFET的特性曲线及参数4.1结型场效应管4.1.1JFET的结构和工作原理1.结构源极，用S或s表示N型导电沟道漏极，用D或d表示P型区P型区栅极，用G或g表示栅极，用G或g表示符号符号4.1.1JFET的结构和工作原理（续）4.1结型场效应管1.结构#符号中的箭头方向表示什么？4.1结型场效应管①VGS对沟道的控制作用当VGS＜0时（以N沟道JFET为例）当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP0。PN结反偏耗尽层加厚沟道变窄。VGS继续减小，沟道继续变窄②VDS对沟道的控制作用当VGS=0时，VDSIDG、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当VDS增加到使VGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时VDS夹断区延长沟道电阻ID基本不变③VGS和VDS同时作用时当VPVGS0时，导电沟道更容易夹断，对于同样的VDS，ID的值比VGS=0时的值要小。在预夹断处VGD=VGS-VDS=VP2.工作原理综上分析可知•沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管。•JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制•预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。4.1结型场效应管#为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？•JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此iG0，输入电阻很高。1.输出特性4.1结型场效应管const.DSDGS)(vvfi4.1.2JFET的特性曲线及参数2.转移特性4.1结型场效应管4.1.2JFET的特性曲线及参数（续）const.GSDDS)(vvfi)0()1(GSP2PGSDSSDvVVvIi4.1结型场效应管#JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？VP4.1.2JFET的特性曲线及参数（续）3.主要参数①夹断电压VP：②饱和漏极电流IDSS：③低频跨导gm：DSGSDmVvig时）（当0)1(2GSPPPGSDSSmvVVVvIg或4.1结型场效应管漏极电流约为零时的VGS值。VGS=0时对应的漏极电流。低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。④输出电阻rd：GSDDSdVivr3.主要参数（续）4.1结型场效应管⑤直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。⑧最大漏极功耗PDM⑥最大漏源电压V(BR)DS⑦最大栅源电压V(BR)GS{end}绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorFET)简称MOSFET。4.3绝缘栅场效应管分类：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道4.2砷化镓金属-半导体场效应管（略）4.3绝缘栅场效应管（续）4.3.1N沟道增强型MOS管1、结构3个电极：漏极D，源极S，栅极G1个衬底引脚（B）。----gsdb符号：----N++NP衬底sgdb源极栅极漏极衬底N沟道增强型MOS管结构演示当VGS＞0V时→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加VGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。①栅源电压VGS的控制作用---P衬底sgN+bdVDD二氧化硅+N---s二氧化硅P衬底gDDV+Nd+bNVGGid（2）工作原理栅源电压VGS的控制作用演示开启电压（VT）——刚刚产生沟道所需的栅源电压VGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：VGS＜VT，管子截止，VGS＞VT，管子导通。VGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压VDS作用下，漏极电流ID越大。②漏源电压VDS的控制作用（2）工作原理（续）（3）特性曲线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：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGSuDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UT输出特性曲线iD=f(uDS)uGS=const转移特性曲线iD=f(uGS)uDS=const4.3.2N沟道耗尽型MOSFET特点：与JFET相似当uGS=0时，就有沟道，加入uDS，就有iD。当uGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。当uGS＜0时，沟道变窄，iD减小。不同点：栅压可正可负夹断电压（VP）——沟道刚刚消失所需的栅源电压VGS。----g漏极s+N衬底P衬底源极d栅极bN++++++++++++----sbgd结构：在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。增强型与耗尽型MOSFET比较GSDuGSiDuDSGSDuGSiDuDSiDuGSiDuGSVTVP增强型耗尽型4.3.3P沟道耗尽型MOSFETP沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。4.3.4MOS管的主要参数（1）开启电压VT（2）夹断电压VP（3）跨导gm：gm=iD/uGSuDS=const（4）直流输入电阻RGS——栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达109～1015。4.3.5FET的特点及使用注意事项21PGSDSSDVVIi21TGSDODVVIi3、使用：N沟道:VDS:+VGS:增强型+;耗尽型-P沟道相反结构对称者，漏极和源极可以互换。MOS管一定要注意防感应电压击穿（任何时候注意避免栅极开路）。1、特点：压控，Ri特大、偏置灵活、多子导电，功耗小，可大规模集成2、转移特性：课外作业PP.190~1924.3.1，4.3.4end