3場效應管放大電路3.1場效應管2.2場效應單管放大電路場效應管的定義：場效應管是一種利用電場效應來控制其電流大小的半導體器件。場效應管的特點：場效應管的工作原理：具有輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、噪聲低、抗輻射能力強、制造工藝簡單等優(yōu)點。兼有體積小、重量輕、耗電省壽命長等特點。將控制電壓轉換為漏極電流——互導放大器件。P溝道耗盡型DP溝道P溝道N溝道增強型EN溝道N溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結型MOSFET絕緣柵型(IGFET)耗盡型：場效應管沒有加偏置電壓時，就有導電溝道存在增強型：場效應管沒有加偏置電壓時，沒有導電溝道場效應管的分類：3.1場效應管3.1.1金屬氧化物-半導體場效應管MOSFET3.1.2結型場效應管JFET1N溝道增強型MOSFET1.結構（N溝道）L：溝道長度W：溝道寬度tox

：絕緣層厚度通常W>L1N溝道增強型MOSFET剖面圖1.結構（N溝道）符號1N溝道增強型MOSFET工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當vGS=0時無導電溝道，

d、s間加電壓時，也無電流產生。當0<vGS

<VT時產生電場，但未形成導電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產生。當vGS

>VT時在電場作用下產生導電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產生。

vGS越大，導電溝道越厚VT稱為開啟電壓輸出特性曲線

工作原理（2）vDS對溝道的控制作用靠近漏極d處的電位升高電場強度減小溝道變薄當vGS一定（vGS

>VT）時，vDSID溝道電位梯度整個溝道呈楔形分布輸出特性曲線

當vGS一定（vGS

>VT）時，vDSID溝道電位梯度當vDS增加到使vGD=VT時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。工作原理（2）vDS對溝道的控制作用在預夾斷處：vGD=vGS-vDS

=VT輸出特性曲線

預夾斷后，vDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變工作原理（2）vDS對溝道的控制作用工作原理（3）vDS和vGS同時作用時給定一個vGS

，就有一條不同的iD

–vDS

曲線。V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程①截止區(qū)當vGS＜VT時，導電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)

vDS≤（vGS－VT）由于vDS較小，可近似為rdso是一個受vGS控制的可變電阻

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)

n：反型層中電子遷移率Cox：柵極（與襯底間）氧化層單位面積電容本征電導因子其中Kn為電導常數(shù)，單位：mA/V2

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS

>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT時的iD

V-I特性：

V-I特性曲線及大信號特性方程（2）轉移特性在漏源電壓一定的條件下，柵源電壓對漏極電流的控制特性2N溝道耗盡型MOSFET1.結構和工作原理（N溝道）二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子可以在正或負的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流vGS為負電壓達到一定數(shù)值時，溝道完全被夾斷，此時的柵源電壓稱為夾斷電壓Vp2N溝道耗盡型MOSFET2.V-I特性曲線及大信號特性方程

（N溝道增強型）3P溝道MOSFET4溝道長度調制效應實際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為m當不考慮溝道調制效應時，＝0，曲線是平坦的。

修正后3.1.2JFET1.結構#

符號中的箭頭方向表示什么？柵結（PN結）的正偏方向2.工作原理①vGS對溝道的控制作用當vGS＜0時（以N溝道JFET為例）當溝道夾斷時，對應的柵源電壓vGS稱為夾斷電壓VP

（或VGS(off)）。對于N溝道的JFET，VP<0。PN結反偏耗盡層加厚溝道變窄。

vGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄。2.工作原理（以N溝道JFET為例）②vDS對溝道的控制作用當vGS=0時，vDSID

G、D間PN結的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當vDS增加到使vGD=VP時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。此時vDS

夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變2.工作原理（以N溝道JFET為例）③

vGS和vDS同時作用時當VP<vGS<0時，導電溝道更容易夾斷，對于同樣的vDS

，

ID的值比vGS=0時的值要小。在預夾斷處vGD=vGS-vDS

=VPvDS

=vGS-VP3.1.3JFET的特性曲線及參數(shù)2.轉移特性1.輸出特性3.1.4MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)NMOS增強型1.開啟電壓VT

（增強型參數(shù)）2.夾斷電壓VP

（耗盡型參數(shù)）3.飽和漏電流IDSS

（耗盡型參數(shù)）4.直流輸入電阻RGS

（109Ω～1015Ω

）二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds

當不考慮溝道調制效應時，＝0，rds→∞

MOSFET的主要參數(shù)2.低頻互導gm

二、交流參數(shù)考慮到則其中反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力。

MOSFET的主要參數(shù)極限參數(shù)1.最大漏極電流IDM

2.最大耗散功率PDM

3.最大漏源電壓V（BR）DS

4.最大柵源電壓V（BR）GS

3.2MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算2.圖解分析3.小信號模型分析MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）直流通路共源極放大電路MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）假設工作在飽和區(qū)，即驗證是否滿足如果不滿足，則說明假設錯誤須滿足VGS>VT

，否則工作在截止區(qū)再假設工作在可變電阻區(qū)即假設工作在飽和區(qū)滿足假設成立，結果即為所求。解：例：設Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，試計算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源電壓VDSQ。VDD=5V，VT