第四章

晶體管及其小信號放大

－場效應(yīng)管放大電路

電子電路基礎(chǔ)1§4場效應(yīng)晶體管及場效應(yīng)管放大電路§4.1場效應(yīng)晶體管(FET)N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(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)2一、結(jié)構(gòu)§4.1.1結(jié)型場效應(yīng)管

源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示

P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號31UGS<0,UDS=0VPN結(jié)反偏，|UGS|越大則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。二、工作原理（以N溝道為例）4ID|UGS|越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當|UGS|較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間相當于線性電阻。5NGSDUGSPPUGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。ID62UGS=0,UDS>0VID越靠近漏極，PN結(jié)反壓越大,耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。7當UDS=|Vp|,發(fā)生預(yù)夾斷,ID=IDssUDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。此時，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID83UGS<0,UDS>0VIDUGD=UGS-UDS=UP時發(fā)生預(yù)夾斷9三、特性曲線和電流方程2.轉(zhuǎn)移特性VP1.輸出特性10結(jié)型場效應(yīng)管的缺點：1.柵源極間的電阻雖然可達107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。11絕緣柵型場效應(yīng)三極MOSFET(MetalOxide

SemiconductorFET)。分為

增強型N溝道、P溝道

耗盡型N溝道、P溝道§4.1.2絕緣柵場效應(yīng)管（MOS)12一N溝道增強型MOSFET1結(jié)構(gòu)

132工作原理

(1)VGS=0V時，漏源之間相當兩個背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流。(2)VGS>VGS（th)>0時，形成導(dǎo)電溝道反型層14(3)VGS>VGS（th)>0時，VDS>0

VDS=VDG＋VGS

=－VGD＋VGS

VGD=VGS－VDS

＝

VGS（th)時發(fā)生預(yù)夾斷153N溝道增強型MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線

ID=f(VGS)VDS=const16輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const17二N溝道耗盡型MOSFET(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)轉(zhuǎn)移特性曲線

18輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>019P溝道MOSFET

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。202.2三.5三雙極型三和場效三應(yīng)型三三極管的三比較雙極型三三極管場效應(yīng)三三極管結(jié)構(gòu)三NP三N型三結(jié)型耗三盡型三N溝道三P溝三道三PNP三型三絕緣柵三增強型三N溝道三P溝三道絕緣柵三耗盡型三N溝道三P溝三道C與E三一般不三可倒置三使用三D三與S有三的型號三可倒置三使用載流子三多子擴三散少子三漂移三多三子漂移輸入量三電流三輸入三電三壓輸入控制三電流三控制電三流源C三CCS三(β)三電壓控三制電流三源VC三CS(gm)21§4三.1.三4場效應(yīng)三管的參三數(shù)和型三號一場三效應(yīng)管三的參數(shù)①開三啟電壓VGS(三th)(或VT)開啟電三壓是M三OS增三強型管三的參數(shù)三，柵源三電壓小三于開啟三電壓的三絕對值三,場三效應(yīng)管三不能導(dǎo)三通。②夾三斷電壓VGS(三off三)(或VP)夾斷電三壓是耗三盡型F三ET的三參數(shù)，三當VGS=VGS(三off三)時,漏三極電流三為零。③飽三和漏極三電流IDSS耗盡型三場效應(yīng)三三極管三,當VGS=0時三所對應(yīng)三的漏極三電流22④輸三入電阻RGS場效應(yīng)三三極管三的柵源三輸入電三阻的典三型值，對于三結(jié)型場三效應(yīng)三三極管，三反偏時RGS約大于三107Ω，對三于絕緣三柵型場三效應(yīng)三三極管,RGS約是1三09～1015Ω。⑤低三頻跨導(dǎo)gm低頻跨三導(dǎo)反映三了柵壓三對漏極三電流的三控制作三用，這一點三與電子三管的控三制作用三相似。gm可以在轉(zhuǎn)移特三性曲線三上求取三，也可三由電流三方程求三得23⑥最三大漏極三功耗PDM最大漏三極功耗三可由PDM=VDSID決定，三與雙極三型三極管三的PCM相當。24二場效應(yīng)三三極管三的型號場效應(yīng)三三極管三的型號三,現(xiàn)三行有兩三種命名三方法。其一是三與雙極三型三極三管相同三，第三三位字母J代表結(jié)三型場效三應(yīng)管，O代表絕三緣柵場三效應(yīng)管三。第二三位字母三代表材三料，D三是P型三硅，反三型層是三N溝道三；C是三N型硅三P溝道三。例如三,3D三J6D三是結(jié)型三N溝道三場效應(yīng)三三極管三，3D三O6C三是絕緣三柵型N三溝道場三效應(yīng)三三極管。第二種三命名方三法是C三S××三#，C三S代表三場效應(yīng)三管，×三×以數(shù)三字代表三型號的三序號，三#用字三母代表三同一型三號中的三不同規(guī)三格。例三如CS三14A三、CS三45G三等。25幾種常三用的場三效應(yīng)三三極管的三主要參三數(shù)26半導(dǎo)體三三極管三圖片27半導(dǎo)體三三極管三圖片28§4.三2三場效應(yīng)三放大三電路(1)三靜態(tài)三：適當三的靜態(tài)三工作點三，使場三效應(yīng)管三工作在三恒流區(qū)三，場效三應(yīng)管的三偏置電三路相對三簡單。(2)三動態(tài)三：能為三交流信三號提供三通路。組成原三則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方三法：294.2三.2三場效應(yīng)三管的直三流偏置三電路及三靜態(tài)分三析一三自偏壓三電路vGSQ點：VGS、ID、VDSvGS=VDS=VDD-ID(Rd+R)-iDR30二三分壓式三偏置電三路314.2三.2三場效應(yīng)三管的低三頻小信三號等效三模型GSD跨導(dǎo)漏極輸三出電阻uGSiDuDS32很大，可忽略。場效應(yīng)三管的微三變等效三電路為三：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds334.2三.3三共源極三放大電三路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRL'dRLRD微變等效電路34sgR2R1RGRL'dRLRDro=RD=10三k354.2三.4三共漏三極放大三電路三－三源極三輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G36uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路37riro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電三阻ri38輸出電三阻rogd微變等效電路ro

roR2R1RGsRS39場效應(yīng)三管放大三電路小三