第3章場效應(yīng)管及其放大電路3.1結(jié)型場效應(yīng)管3.1.1結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與原理3.1.2工作特性3.2絕緣柵場效應(yīng)管3.2.1N溝道MOS管3.2.2P溝道MOS管3.3場效應(yīng)管參數(shù)3.3.1場效應(yīng)管的參數(shù)3.3.2注意事項 3.4場效應(yīng)管放大電路3.4.1靜態(tài)工作點分析3.4.2場效應(yīng)管放大電路動態(tài)分析3.5場效應(yīng)管放大電路仿真 3.5.1共源極放大電路仿真3.5.2共漏極放大電路仿真本章目錄及內(nèi)容：內(nèi)容概要：本章主要介紹各種常見場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理、工作特性及其基本放大電路。3.1結(jié)型場效應(yīng)管場效應(yīng)管（簡稱FET-FieldEffectTransistor）是電壓控制型器件。場效應(yīng)管工作時只有一種載流子參與導(dǎo)電，故也稱單極型半導(dǎo)體三極管。場效應(yīng)管通常具有輸入電阻高，熱穩(wěn)定性好、功耗低、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。結(jié)型場效應(yīng)管（JFET-JunctionTypeFieldEffectTransistor）絕緣柵型場效應(yīng)管（IGFET-Insulated-GateFieldEffectTransistor）金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOS-Metal-Oxidesemiconductor）分類N溝道P溝道N溝道P溝道3.1.1結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與原理1.結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)圖3-1N溝道結(jié)型場效應(yīng)管圖3-2P溝道結(jié)型場效應(yīng)管2.工作原理以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例說明場效應(yīng)管的工作原理。場效應(yīng)管工作時它的兩個PN結(jié)始終要加反偏電壓。對于N溝道結(jié)型場效應(yīng)管：即UGS≤0V；UDS≥0。1）UGS對溝道的控制作用A/UDS=0V當UGS=UGSoff時，兩側(cè)的耗盡層匯合到一起，導(dǎo)電溝道完全消失，這種狀態(tài)稱溝道夾斷，UGSoff稱為夾斷電壓。1）UGS對溝道的控制作用B/UDS=常數(shù)≠02）UDS與ID之間的關(guān)系UGS保持恒定時，UDS對導(dǎo)電溝道及D、S之間的導(dǎo)通電阻的影響。UDS=0V，UGS的幅值增加耗盡層變厚，導(dǎo)電溝道變窄，導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)均勻分布，ID=0；UDS↑，ID↑，耗盡層變厚，并呈現(xiàn)不均勻分布，導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)楔形分布；當UGD=UGS-UDS=UGSoff

時，即UDS=UGS-UGSoff，溝道預(yù)夾斷；UDS>UGS-UGSoff后繼續(xù)增大UDS，ID基本保持不變。2）UDS與ID之間的關(guān)系結(jié)論：當UGS滿足UGSoff<UGS<0V，使UDS從零起逐漸增加時，漏極電流ID起初隨UDS增加而增加；當UDS增加到使得溝道預(yù)夾斷時，漏極電流ID不再隨UDS的增加而上升，而是基本維持不變。1.轉(zhuǎn)移特性3.1.2工作特性轉(zhuǎn)移特性曲線是指在一定漏源電壓uDS作用下，漏極電流iD與柵源極電壓uGS之間的關(guān)系。IDSS稱為飽和漏電流。2.輸出特性輸出特性曲線是指在一定柵極電壓uGS作用下，漏極電流iD與uDS之間的關(guān)系曲線，即可變電阻區(qū)：當0>UGS>UGSoff,，并且UDS較小，D、S之間等效為一個受控于UGS的電阻；恒流區(qū)：對于特定的uGS，iD不再隨uDS的增加而變化；截止區(qū)：當uGS<UGSoff時，導(dǎo)電溝道全部夾斷，iD幾乎為零。3.P溝道結(jié)型場效應(yīng)管的工作特性當uGS=0V時，P溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道完全敞開，導(dǎo)通電阻小，當uGS加正極性電壓，并且不斷增加時，溝道導(dǎo)通電阻逐漸增大，當uGS=UGSoff時，溝道夾斷，場效應(yīng)管進入阻斷狀態(tài)。P溝道結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性位于第Ⅲ象限，即uDS為負極性的電壓，電流iD的實際方向為從S到D流動。3.2絕緣柵場效應(yīng)管3.2.1N溝道MOS管1.結(jié)構(gòu)與符號絕緣柵場效應(yīng)管也稱MOS管，MOS管的柵極與漏極和源極是完全絕緣的，輸入電阻可高達109Ω以上，這非常有利于提高放大器的輸入阻抗，有利于對高內(nèi)阻、弱信號的信號源進行放大。2.工作原理（以N溝道增強型場效應(yīng)管的工作原理）對于N溝道增強型場效應(yīng)管，工作時柵源極之間與漏源極之間必須加正極性電壓，即UGS≥0V，UDS≥0V。UDS=0V時，UGS的作用：UGS≥UGSth時出現(xiàn)導(dǎo)電溝道是富含電子的層，它與襯底富含空穴的性質(zhì)相反，稱為反型層，UGSth稱為開啟電壓。使UGS≥UGSth，逐漸增加UDS，并且ID隨著UDS的上升而上升，導(dǎo)電溝道出現(xiàn)楔形分布；當UGD=UGS-UDS=UGSth，即UDS=UGS-UGSth時，溝道預(yù)夾斷；之后，ID不再跟隨UDS的增加而上升，基本保持恒流。3.N溝道增強型MOS管工作特性1）轉(zhuǎn)移特性MOS型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性是指在uDS不變的情況下，漏極電流iD隨著柵源電壓uGS變化的規(guī)律，即當uGS≥UGSth時，iD開始出現(xiàn)，并且隨著uGS的增加而增加，說明uGS越大感生導(dǎo)電溝道越寬，導(dǎo)電能力越強。iD與uGS的定量關(guān)系可以近似表示IDO是指uGS=2UGSth時的iD值，相當于結(jié)型管的IDSS當uGS<UGSth時，iD=0，說明感生導(dǎo)電溝道不存在；2）輸出特性輸出特性是指在uGS不變的情況下，漏極電流iD與漏源極電壓uDS之間的關(guān)系，即三個區(qū)：即可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截止區(qū)；在恒流區(qū)，uGS控制iD大小變化，當uDS固定，輸出電流的大小只有當uGS>UGSth時才隨uGS的增大而增大。4.N溝道耗盡型MOS管工作特性N溝道耗盡型MOS管的導(dǎo)電溝道在柵源電壓為零時已經(jīng)存在，加入uGS的目的是人為控制溝道的寬窄及其導(dǎo)電能力，可以通過外加的uGS使導(dǎo)電溝道變窄，甚至完全關(guān)斷。轉(zhuǎn)移特性曲線：當uGS加負極性電壓時，漏極電流減小，當uGS=UGSoff時，導(dǎo)電溝道完全關(guān)斷，iD=0，N溝道耗盡型MOS管工作時正是利用了這一點來實現(xiàn)uGS對iD的控制的。輸出特性曲線：分三個區(qū)，即可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和截止區(qū)，在恒流區(qū)UGS的大小控制iD的大小。3.2.2P溝道MOS管1.P溝道MOS管符號2.工作特性P溝道增強型MOS管的工作特性柵源極之間加負極性電壓，并且當uGS<UGSth時，漏極電流受控于uGS。輸出特性：工作時uDS需加負