第五章場效應管放大電路1N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應管分類：2§4.1結型場效應管（JFET)場效應管又稱單極型晶體管，與雙極型晶體管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOS場效應管有兩種:3N基底：N型半導體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極（1）結構1.結型場效應管的結構和工作原理導電溝道4NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGS5PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGS6PGSDVDSVGSNN（2）工作原理（以P溝道為例）NNPN結反偏，VGS越大則耗盡區(qū)越寬，導電溝道越窄。VDS=0時7VDS=0時PGSDVDSVGSNNNNVGS越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當VGS較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。8PGSDVDSVGSNNVDS=0時VGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，漏極電流是ID=0。9PGSDVDSVGSNN越靠近漏端，PN結反壓越大UDS較小時VGS<Vp且VDS較大時VGD<VP時耗盡區(qū)的形狀10PGSDVDSVGSNN溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。UDS較小時VGS<Vp且VDS較大時VGD<VP時耗盡區(qū)的形狀11GSDVDSVGSNN漏端的溝道被夾斷，稱為預夾斷。VDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。VDS增大時12GSDVDSVGSVGS<VpVGD=VP時NN此時，電流ID基本不隨VDS的增加而增加，呈恒流特性。13分析:（1）柵極電壓vGS反偏，利用改變vGS的大小，改變耗盡層的厚度，從而控制漏極電流的大小。體現(xiàn)了壓控原理：由vGS控制iD。14（2）漏極電壓vDS對iD有影響vDS=0時，導電溝道等寬。vDS0時，導電溝道不等寬。夾斷條件預夾斷：vGD=VP(夾斷電壓）

全夾斷：vGS=VP夾斷前：vDSiD管子呈現(xiàn)恒阻性夾斷后：vDSiD

幾乎不變管子呈現(xiàn)恒流性壓控電阻放大區(qū)15vGS0iDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓轉(zhuǎn)移特性曲線一定vDS下的iD-vGS曲線2.P溝道結型場效應管的特性曲線及參數(shù)16予夾斷曲線iDvDS2VvGS=0V1V3V4V5V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)輸出特性曲線017N溝道結型場效應管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線vGS0iDIDSSVP18輸出特性曲線iDvDS0vGS=0V-1V-3V-4V-5VN溝道結型場效應管的特性曲線191.N溝道增強型絕緣柵場效應管（MOSFET)（1）結構和電路符號PNNGSDP型襯底兩個N區(qū)SiO2絕緣層§4.2金屬-氧化物-半導體場效應管20PNNGSD金屬鋁導電溝道GSDN溝道增強型21N溝道耗盡型PNNGSD在絕緣層中摻有大量的正離子GSD22NPPGSDGSDP溝道增強型23P溝道耗盡型NPPGSDGSD在絕緣層中摻有大量的負離子24（2）MOS管的工作原理以N溝道增強型為例PNNGSDVDSVGS25VGSPNNGSDVDSVGS=0時D-S間相當于兩個反接的PN結ID=0對應截止區(qū)26VGSPNNGSDVDSVGS>0時VGS足夠大時（VGS>VT）感應出足夠多電子，這里以電子導電為主出現(xiàn)N型的導電溝道。感應出電子VT稱為閾值電壓27VGSPNNGSDVDSVGS較小時，導電溝道相當于電阻將D-S連接起來，VGS越大此電阻越小。28VGSPNNGSDVDS當VDS不太大時，導電溝道在兩個N區(qū)間是均勻的。當VDS較大時，靠近D區(qū)的導電溝道變窄。29VGSPNNGSDVDSVDS增加，VGD=VT時，靠近D端的溝道被夾斷，稱為預夾斷。夾斷后ID呈恒流特性。ID30分析:（1）柵極電壓vGS正偏；利用vGS大小改變半導體表面感生電荷的多少，從而控制iD的大小。vGS=0時vGS>0到vGSVT時無溝道iD=0導電溝道形成iD0vGS

溝道變寬iD

vGS

溝道變窄iD

31（2）漏極電壓vDS對iD有影響vDS=0時，導電溝道等寬。vDS0時，導電溝道不等寬。夾斷條件vGD=VT(開啟電壓）夾斷前：vDSiD管子呈現(xiàn)恒阻性夾斷后：vDSiD

幾乎不變管子呈現(xiàn)恒流性壓控電阻放大區(qū)32（3）耗盡型MOSFET特點事先在絕緣層與襯底加一定的正電荷或負電荷，使外加的vGS可正可負。332.增強型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線0iDvGSVT34輸出特性曲線iDvDS0vGS>035耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管VGS=0時就有導電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性曲線0iDvGSVT36輸出特性曲線iDvDS0vGS=0vGS<0vGS>037總結場效應管的特點：場效應管為壓控電流器件。輸入電阻很高

J型106~109

J型1015只有一種載流子導電

N溝道為電子

P溝道為空穴稱單極型晶體管，故熱穩(wěn)定性好。38制造工藝簡單，易于集成。柵極面積大，高頻特性不好。39§4.3場效應管的主要性能參數(shù)1.直流參數(shù)：VP-耗盡型(夾斷電壓)VT-增強型(開啟電壓)IDSS-耗盡型(飽和漏電流)RGS(直流輸入電阻)V(BR)DSV(BR)GS反向電壓PDM=iDvDS(功耗)402.動態(tài)參數(shù)：互導動態(tài)電阻值很大極間電容噪聲系數(shù)413.使用時應注意的問題J型——vGS不能接反。IG型——存放時三個電極不能開路。焊接時不能帶電（烙鐵外皮必須接地）。IG型襯底的處理應妥善：N襯底接高電平P襯底接低電平外接好的，與源極相連42§4.4場效應管放大電路電路的組成原則及分析方法(1).靜態(tài)：適當?shù)撵o態(tài)工作點，使FET工作在恒流區(qū)，場效應管的偏置電路相對簡單。(2).動態(tài):能為交流信號提供通路。組成原則靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法43場效應管放大電路分共源極放大電路共漏極放大電路共柵極放大電路重點介紹441.場效應管的直流偏置電路及靜態(tài)分析(1)共源極JFET直流偏置電路

自偏壓電路+-vi+-vo+Cb2C+Cb1gdsRg0.01uF10MR2k47uF30kRd4.7uFVDD18V直流通路圖+gdsRg10MR2k30kRdVDD18V45+gdsRg10MR2k30kRdVDD18V直流通路圖電路特點:柵電壓是自給的（只適用于耗盡型），即不外加電壓時也有一定的漏電流。46分壓器式自偏壓電路+VDDvoRviCCb2Cb1Rg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kgds18V++0.01uF47uF4.7uF+-+-+VDDRRg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kgds18V直流通路圖47電路特點:柵極電壓是通過分壓獲得的,適用于耗盡型和增強型。+VDDRRg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kgds18V直流通路圖48(2)靜態(tài)工作點的確定

公式計算法+VDDRRg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kgds18V直流通路圖根據(jù)求得VGS、ID和VDS49dsg+-vGS+-vDSiD若場效應管工作在小信號狀態(tài)，則對該式取全微分：為無限小的信號增量，將它們用有限增量代替idvgsvds2.場效應管放大電路的小信號模型分析法(1)小信號模型

50dsg+-vGS+-vDSiDidvgsvds跨導漏極輸出電阻51dsg+-vGS+-vDSiD+-+-rdsgdFET低頻小信號模型52(2)應用小信號模型法分析場效應管放大電路共源極JFET電路組成小信號模型sgdRdRg2Rg1Rg3+-+-rd+-R+VDDvoRviCb2Cb1Rg1RdRg3Rg2gds++-+-53sgdRdRg2Rg1Rg3+-+-rd+-R中頻電壓增益輸入與輸出反相54sgdRdRg2Rg1Rg3+-+-rd+-R輸入電阻輸出電阻55共漏極JFET電路組成小信號模型+VDDvoRviCb2Cb1Rg1Rg3Rg2gds++-+RLRs