模拟电子技术基础 第9讲 场效应管及其放大电路

第九讲场效应管及其放大电路2013.07第九讲场效应管及其放大电路一、场效应管二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法三、场效应管放大电路的动态分析四、复合管一、场效应管（以N沟道为例）场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。1.结型场效应管导电沟道源极栅极漏极符号结构示意图栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用沟道最宽沟道变窄沟道消失称为夹断uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？UGS（off）漏-源电压对漏极电流的影响uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大。预夹断uGD＝UGS（off）VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于uGS。场效应管工作在恒流区的条件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）常量DS)(GSDUufi夹断电压漏极饱和电流转移特性场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uDS＜UGS（off）。2GS(off)GSDSSD)1(UuIi在恒流区时为什么必须用转移特性描述uGS对iD的控制作用？常量GS)(DSDUufig-s电压控制d-s的等效电阻输出特性常量DSGSDmUuig预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）可变电阻区恒流区iD几乎仅决定于uGS击穿区夹断区（截止区）夹断电压IDSSΔiD不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。低频跨导：2.绝缘栅型场效应管uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。增强型管SiO2绝缘层衬底耗尽层空穴高掺杂反型层大到一定值才开启增强型MOS管uDS对iD的影响用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？iD随uDS的增大而增大，可变电阻区uGD＝UGS（th）,预夹断iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区刚出现夹断uGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻耗尽型MOS管耗尽型MOS管在uGS＞0、uGS＜0、uGS＝0时均可导通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。加正离子小到一定值才夹断uGS=0时就存在导电沟道MOS管的特性1)增强型MOS管2)耗尽型MOS管开启电压夹断电压DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2)1(iUuIUuIi时的为式中在恒流区时，3.场效应管的分类工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性)0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS＜极性任意，沟道＞极性任意，沟道耗尽型＜，＜沟道＞，＞沟道增强型绝缘栅型＜，＞沟道＞，＜沟道结型场效应管uuuuuuuuuuuuuGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS＞0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？uGS＜0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？二、场效应管静态工作点的设置方法1.基本共源放大电路根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ)1(RIVUUVIIVU2.自给偏压电路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU，2GS(off)GSQDSSD)1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正电源获得负偏压称为自给偏压哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？3.分压式偏置电路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDOD)1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU为什么加Rg3?其数值应大些小些？哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？即典型的Q点稳定电路三、场效应管放大电路的动态分析1.场效应管的交流等效模型DSGSDmUuig近似分析时可认为其为无穷大！根据iD的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的h参数等效模型类比：2.基本共源放大电路的动态分析doidmgsddioRRRRgURIUUAu若Rd=3kΩ，Rg=5kΩ，gm=2mS，则与共射电路比较。?uA3.基本共漏放大电路的动态分析ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3kΩ，gm=2mS，则?uA基本共漏放大电路输出电阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR∥若Rs=3kΩ，gm=2mS，则Ro=?四、复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。21)1)(1(211BEii不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。讨论一判断下列各图是否能组成复合管在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。清华大学华成英[e-mail]=?Ro=?)]})(1()[1({Le2be21be1biRRrrRR∥∥21sbbe1be2eo11RRrrRR∥∥讨论二