第五章场效应放大电路PPT课件.ppt

电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室第第5章章 场效应管放大电路场效应管放大电路 5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体 （MOS）场效应管）场效应管5.2 MOSFET放大电路放大电路5.3 结型场效应管（结型场效应管（JFET）电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 场效应晶体管（场效应晶体管（Field Effect TransistorField Effect Transistor简称简称FETFET）:是利用是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件电压控制元件电压控制元件电压控制元件。工。工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件单极型器件单极型器件单极型器件。BJTBJT是一种是一种电流控制器件电流控制器件电流控制器件电流控制器件，工作时，多数载流子和少数载流子，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为都参与运行，所以被称为双极型器件双极型器件双极型器件双极型器件。FETFET因其制造工艺简单，功耗小，因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高温度特性好，输入电阻极高,抗辐射能力强抗辐射能力强等优点，等优点，得到了广泛应用得到了广泛应用。第第5章章 场效应管放大电路场效应管放大电路 下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室场场场场效效效效应应应应管管管管结结结结构构构构结型场效应管结型场效应管结型场效应管结型场效应管 （JFETJFETJFETJFET）P P P P沟道沟道沟道沟道N N N N沟道沟道沟道沟道金属金属金属金属-氧化物氧化物氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管半导体场效应管半导体场效应管 （MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET，绝缘栅场效应管，绝缘栅场效应管，绝缘栅场效应管，绝缘栅场效应管）增强型增强型增强型增强型耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型N N N N沟道沟道沟道沟道P P P P沟道沟道沟道沟道N N N N沟道沟道沟道沟道P P P P沟道沟道沟道沟道场效应管的分类场效应管的分类场效应管三极场效应管三极g g 栅极栅极(控制极控制极)s s 源极源极d d 漏极漏极基基 极极 b b发射极发射极 e e集电极集电极 c c晶体管三极晶体管三极下一页下一页返回返回上一页上一页第第5章章 场效应管放大电路场效应管放大电路 耗尽型耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室漏极漏极D 栅极和其栅极和其栅极和其栅极和其它电极及硅它电极及硅它电极及硅它电极及硅片之间是绝片之间是绝片之间是绝片之间是绝缘的，称绝缘的，称绝缘的，称绝缘的，称绝缘栅型场效缘栅型场效缘栅型场效缘栅型场效应管。应管。应管。应管。金属电极金属电极1 N1 N1 N1 N沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构沟道增强型管的结构栅极栅极G源极源极S5.1.1 N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N区区SiO2绝缘层绝缘层下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室符号：符号：符号：符号：由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达10101414 。漏极漏极D金属电极金属电极栅极栅极G源极源极SSiO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N区区 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属称金属-氧化物氧化物-半导体场效应管，简称半导体场效应管，简称MOS场效应管。场效应管。下一页下一页返回返回上一页上一页GSD衬底衬底B5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2 2 N N沟道增强型管的工作原理沟道增强型管的工作原理沟道增强型管的工作原理沟道增强型管的工作原理当当vGS=0V时，漏源之间相当两时，漏源之间相当两个背靠背的个背靠背的 二极管。二极管。SD 当当v vGS GS 0 0 时，时，P P型衬底中的电子受到电型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层的耗尽层，同时排斥，同时排斥P P型衬底中的空穴。型衬底中的空穴。当当v vGSGSv vT T时，由于栅极电压较强，在靠近栅极下方的时，由于栅极电压较强，在靠近栅极下方的P P型半导体表型半导体表层中聚集较多的电子，形成一个层中聚集较多的电子，形成一个N N型沟道，将漏极和源极沟通。称为型沟道，将漏极和源极沟通。称为反反型层型层。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流I ID D。N型导电沟道型导电沟道 在在d、s之间加上电压也不会形成之间加上电压也不会形成电流电流，即管子截止。即管子截止。(1)栅源电压栅源电压vGS的控制作用的控制作用下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室N型导电沟道型导电沟道在在VGS=0V时时ID=0，只有当，只有当VGSVT后才会出现漏极电后才会出现漏极电流，这种流，这种MOS管称为管称为增强型增强型MOS管管。下一页下一页返回返回上一页上一页定义：定义：开启电压（开启电压（VT）刚刚产生沟道所需的栅刚刚产生沟道所需的栅源电压源电压VGS。N沟道增强型沟道增强型MOS管的基本特性：管的基本特性：vGS VT，管子截止，管子截止，vGS VT，管子导通。，管子导通。vGS 越大，沟道越宽，在相同的漏越大，沟道越宽，在相同的漏源电压源电压vDS作用下，漏极电流作用下，漏极电流ID越大。越大。5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室(2)漏源电压漏源电压vDS对漏极电流对漏极电流id的控制作用的控制作用当当vGSvT，且固定为某一值时，来分析漏源电压，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流对漏极电流ID的影响。的影响。vDS=0时，时，iD=0。vDS iD；靠近漏极；靠近漏极d处的电位升高处的电位升高,电场强度减小电场强度减小,沟道变薄沟道变薄,整个沟道整个沟道呈呈楔形分布楔形分布。当当vDS增加到使增加到使vGDvGSvDSvT时，时，沟道靠漏区夹断，称为沟道靠漏区夹断，称为预夹断预夹断。vDS再再，预夹断区加长，预夹断区加长，沟道电阻沟道电阻，iD基本不变基本不变。MOSFET工作原理动画演示工作原理动画演示下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室3 3 3 3 特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线下一页下一页返回返回上一页上一页（1）输出特性及大信号特性方程）输出特性及大信号特性方程 截止区截止区当当vGSVT时时，导导电电沟沟道道尚尚未未形形成，成，iD0，为截止工作状态。，为截止工作状态。输出特性：输出特性：在在vGS一定的情况下，漏极电流一定的情况下，漏极电流iD与漏极电压与漏极电压vDS之间的关系。之间的关系。三个区：三个区：可变电阻区可变电阻区(预夹断前预夹断前)。恒流区恒流区也称也称饱和区饱和区（预夹断（预夹断 后）。后）。截止区截止区（夹断区）。（夹断区）。可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 可变电阻区可变电阻区(vDSvGS-vT)n：反型层中电子迁移率：反型层中电子迁移率Cox：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容本征电导因子本征电导因子其中其中Kn为电导常数，单位：为电导常数，单位：mA/VmA/V2 2下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 饱和区（恒流区又称放大区）饱和区（恒流区又称放大区）vGS GS V VT T ，且，且vDSDS（v vGSGSV VT T）是是vGSGS2 2V VT T时的时的iD D V V-I I 特性：特性：下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室（2）转移特性曲线）转移特性曲线转移特性：转移特性：在漏极电压在漏极电压vDS 一定的情况下，一定的情况下，栅源电压栅源电压vGS对对漏极电流漏极电流iD的的 控制特性。控制特性。恒流区内，恒流区内，iD受受vGS的影响很小，的影响很小，曲线近似为一条，电流方程如下：曲线近似为一条，电流方程如下：N沟道增强型沟道增强型MOS管正常工作时，管正常工作时，vGS0。线性特性好线性特性好于于BJT下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET符号：符号：在栅极下方的在栅极下方的在栅极下方的在栅极下方的SiOSiOSiOSiO2 2 2 2层中掺入了大量的金属正离子。所以当层中掺入了大量的金属正离子。所以当层中掺入了大量的金属正离子。所以当层中掺入了大量的金属正离子。所以当u u u uGSGSGSGS=0=0=0=0时，这些正时，这些正时，这些正时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。如果离子已经感应出反型层，形成了沟道。如果离子已经感应出反型层，形成了沟道。如果离子已经感应出反型层，形成了沟道。如果MOSMOSMOSMOS管在制造时导电沟道就已形成，管在制造时导电沟道就已形成，管在制造时导电沟道就已形成，管在制造时导电沟道就已形成，称为称为称为称为耗尽型场效应管。耗尽型场效应管。耗尽型场效应管。耗尽型场效应管。SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子予埋了予埋了N型型 导电沟道导电沟道下一页下一页返回返回上一页上一页1.结构和工作原理结构和工作原理GSDB衬底衬底5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 工作原理：工作原理：（1 1）由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在）由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在V VGSGS=0=0时，若漏时，若漏源源之间加上一定的电压之间加上一定的电压V VDSDS，也会有漏极电流，也会有漏极电流 I ID D 产生。产生。（2 2 2 2）当）当）当）当V V V VGS GS GS GS 0 0 0 0时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，时，使导电沟道变宽，I I I ID D D D 增大；增大；增大；增大；（3 3 3 3）当）当）当）当V V V VGS GS GS GS 0 0 0 0时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，时，使导电沟道变窄，I I I ID D D D 减小；减小；减小；减小；V V V VGSGSGSGS负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，负值愈高，沟道愈窄，I I I ID D D D就愈小。就愈小。就愈小。就愈小。（4 4）当当V VGSGS达到一定负值时，达到一定负值时，N N型导电沟道消失，型导电沟道消失，I ID D=0=0，称为场效应管处于称为场效应管处于夹断状态夹断状态（即截止）。（即截止）。这时的这时的V VGSGS称为夹断电压称为夹断电压，用，用V VP P表示表示。这时的这时的这时的这时的漏极电流漏极电流漏极电流漏极电流用用用用 I I I IDSSDSSDSSDSS表示，称为表示，称为表示，称为表示，称为饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流饱和漏极电流。下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2 耗尽型耗尽型N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线转移特性曲线转移特性曲线漏极特性曲线漏极特性曲线下一页下一页返回返回上一页上一页夹断电压夹断电压5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：1 P1 P1 P1 P沟道增强型沟道增强型沟道增强型沟道增强型 SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道 增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当V VGSGS V VT T T T时才形成导电沟道。时才形成导电沟道。下一页下一页返回返回上一页上一页5.1.3 P沟道沟道MOSFET5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2 P 2 P 2 P 2 P 沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管沟道耗尽型管符号：符号：GSD予埋了予埋了P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型GSDGSD增强型增强型增强型增强型N沟道沟道P P沟道沟道沟道沟道GSDGSDN N沟道沟道沟道沟道P沟道沟道GG、S S之间加一定之间加一定之间加一定之间加一定电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道电压才形成导电沟道在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有在制造时就具有原始原始原始原始导电沟道导电沟道导电沟道导电沟道下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室5.1.4 沟道长度调制效应沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的实际上饱和区的曲线并不是平坦的L的单位为的单位为 m当不考虑沟道调制效应时，当不考虑沟道调制效应时，0 0，曲线是平坦的。，曲线是平坦的。修正后修正后下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室5.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数一、直流参数一、直流参数NMOSNMOS增强型增强型1.1.开启电压开启电压V VT T （增强型参数）（增强型参数）2.2.夹断电压夹断电压V VP P （耗尽型参数）（耗尽型参数）3.3.饱和漏电流饱和漏电流I IDSSDSS （耗尽型参数）（耗尽型参数）4.4.直流输入电阻直流输入电阻R RGSGS （10109 910101515 ）二、交流参数二、交流参数 1.1.输出电阻输出电阻r rdsds 当不考虑沟道调制效应时，当不考虑沟道调制效应时，0 0，rdsds 下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2.2.低频互导低频互导g gm m 二、交流参数二、交流参数 考虑到考虑到 则则其中其中vGS/ViD/mAQO下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室三、极限参数三、极限参数 1.1.最大漏极电流最大漏极电流I IDMDM 2.2.最大耗散功率最大耗散功率P PDMDM 3.3.最大漏源电压最大漏源电压V V（BRBR）DSDS 4.4.最大栅源电压最大栅源电压V V（BRBR）GSGS 下一页下一页返回返回上一页上一页5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管）场效应管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室5.3 结型场效应管结型场效应管5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理1 1 1 1 结构结构结构结构JFETJFET是利用半导体内的电场效应，进行工作的，也称为体内场效应管是利用半导体内的电场效应，进行工作的，也称为体内场效应管结型场效应管结构动画演示结型场效应管结构动画演示下一页下一页返回返回上一页上一页N 沟道沟道 JFETP 沟道沟道 JFET漏极漏极源极源极栅极栅极电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理（以（以N沟道沟道JFET为例）为例）正常工作条件正常工作条件（N N沟道）：沟道）：栅栅源之间加负向电压（源之间加负向电压（vGS0）,以形成漏极电流以形成漏极电流 iD。场效应管通过栅场效应管通过栅源电压源电压vGS和漏和漏源电压源电压vDS对导电沟道的影响来对导电沟道的影响来实现对实现对iD的控制，从而实现其放大（控制）的功能。的控制，从而实现其放大（控制）的功能。5.3 结型场效应管结型场效应管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室NgdvGS（1）当）当vDS=0（d、s短路）时，短路）时，vGS对导电沟道的控制作用对导电沟道的控制作用PPs vDS=0且且vGS=0，耗尽层很窄，导电沟，耗尽层很窄，导电沟道很宽。道很宽。|vGS|负向增大时，负向增大时，PN结反偏，耗尽层结反偏，耗尽层加宽，沟道变窄，沟道电阻增大。加宽，沟道变窄，沟道电阻增大。|vGS|负向负向增大到某一数值时，耗尽层闭增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消失，沟道电阻趋于无穷合，沟道消失，沟道电阻趋于无穷大，称此时大，称此时vGS的值为的值为夹断电压夹断电压VP或或VGS(off)。5.3 结型场效应管结型场效应管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室NgdvGSsvDS（2）当）当vGS为某一固定值（为某一固定值（VP 0）时，）时，vDS对漏极电流对漏极电流iD的影响的影响。PPvGS为某一固定值（为某一固定值（VP 0），存在由），存在由vGS所确定的一定宽度的沟道。所确定的一定宽度的沟道。若若vDS=0，此时由于此时由于ds间电压为零，间电压为零，沟道中的载流子不会产生定向移动，沟道中的载流子不会产生定向移动，故电流故电流iD=0。若若vDS0，则有电流，则有电流iD从漏极流向源极，从漏极流向源极，vDS则则iD=，电流电流iD将随将随vDS的变化近的变化近似线性变化。似线性变化。此时沟道中各点与栅极此时沟道中各点与栅极间的电压不等耗尽层宽度不一（沟道间的电压不等耗尽层宽度不一（沟道上窄下宽，上窄下宽，呈楔型呈楔型）。）。5.3 结型场效应管结型场效应管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室NgdvGSsvDSPP一旦一旦vDS的增大使的增大使vGD VP，则漏极一，则漏极一边的耗尽层就会出现夹断区，称边的耗尽层就会出现夹断区，称vGDVP为为预夹断预夹断。若若vDS继续增大，继续增大，vGDVGS(off)，耗尽层闭合部，耗尽层闭合部分将沿沟道方向延伸，夹断区加长。分将沿沟道方向延伸，夹断区加长。一方面，自由电子从一方面，自由电子从源极向漏极源极向漏极定向移动所定向移动所受阻力加大（从夹断区窄缝高速通过），从而导受阻力加大（从夹断区窄缝高速通过），从而导致致iD减小；减小；另一方面，随着另一方面，随着vDS的增大，的增大，ds间的电场增间的电场增强，使强，使iD增大。增大。二者变化趋势相互抵消，在预夹断后，二者变化趋势相互抵消，在预夹断后，vDS增大，增大，iD近似不变近似不变，即，即iD仅仅取仅仅取决于决于vGS，表现出，表现出iD的恒流特性。的恒流特性。5.3 结型场效应管结型场效应管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室(3)当当vGDVP 时，时，vGS对漏极电流对漏极电流iD的控制。的控制。在在vGD=vGS-vDSvGSVP，即，即vGDVP时，各曲线近似一组横轴的平行线。时，各曲线近似一组横轴的平行线。当当vDS增大时，增大时，iD几乎不变，因而可将几乎不变，因而可将iD近似为近似为vGS控制的电流源。该区为控制的电流源。该区为场效应管作放大管时的工作区。场效应管作放大管时的工作区。夹断区夹断区：当：当vGS VT，否则工作在截止区，否则工作在截止区再假设工作在再假设工作在可变电阻区可变电阻区即即(VGS ID VDS)下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室假设工作在饱和区假设工作在饱和区满足满足假设成立，结果即为所求。假设成立，结果即为所求。解：解：例：例：设设Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，试计算电路的静态漏极电流试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室（2）带源极电阻的）带源极电阻的NMOS共源极放大电路共源极放大电路假设工作在饱和区假设工作在饱和区需要验证是否满足需要验证是否满足下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室解：解：静态时，静态时，vI0 0，VG 0 0，ID I IDQDQ电流源偏置电流源偏置 VDSQ 5(2.25)2.5=4.75V设工作于饱和区设工作于饱和区 例：已知例：已知V VT T1V1V，K Kn n160160A/VA/V2 2,V,VDDDD=V=VSSSS=5V,I=5V,IDQDQ=0.25mA,V=0.25mA,VDQDQ=2.5V,=2.5V,试求电路参数。试求电路参数。由此得由此得 VGSQ 2.25V2.25VVS VG VGS=2.25VVDSQ VDDVS IDRDVDSQ 4.75 VGS VT，假设成立假设成立 下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2.图解分析图解分析由于负载开路，交流负由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同载线与直流负载线相同 下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室3.小信号模型分析小信号模型分析与分析晶体管的与分析晶体管的h参数等效模型相同，将场效应管也看成一个两端口参数等效模型相同，将场效应管也看成一个两端口网络，栅极与源极之间看成输入端口，漏极与源极之间看成输出端口。在网络，栅极与源极之间看成输入端口，漏极与源极之间看成输出端口。在小信号情况下，场效应管的等效模型如下：小信号情况下，场效应管的等效模型如下：(1)(1)场效应管的低频小信号等效模型场效应管的低频小信号等效模型下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室说明：说明：输入回路栅源之间相当输入回路栅源之间相当与开路；与开路；输出回路与三极管输出回路与三极管h参数等参数等效模型相似，等效为一个效模型相似，等效为一个电压电压vgs控制的控制的电流源电流源gmvgs和一个和一个并联电阻并联电阻rds;gm是输出回路电流与输入回路电压之比，故称为是输出回路电流与输入回路电压之比，故称为跨导跨导，其量纲是电导，其量纲是电导，可从转移特性曲线上求得；可从转移特性曲线上求得；rds较大较大，在外电路电阻较小时，在外电路电阻较小时，可以忽略可以忽略。可以从输出特性曲线上求得。可以从输出特性曲线上求得。高频小信号模型高频小信号模型下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室(2)(2)基本共源放大电路的动态分析基本共源放大电路的动态分析下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室RG1RDRG2RG+RL+SDGT交流通路交流通路交流通路交流通路RG1RDRG2RG+RL+SG+下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室解：例解：例5.2.25.2.2的直流分析已的直流分析已求得：求得：s下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室s下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室(3)(3)基本共漏放大电路的分析基本共漏放大电路的分析下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室下一页下一页返回返回上一页上一页5.2 MOSFET放大电路放大电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法1.FET小信号模型小信号模型（1）低频模型）低频模型下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室（2）高频模型）高频模型5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2.动态指标分析动态指标分析（1 1）中频小信号模型）中频小信号模型下一页下一页返回返回上一页上一页5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室（2）中频电压增益）中频电压增益（3）输入电阻）输入电阻（4）输出电阻）输出电阻忽略忽略 rds，由输入输出回路得由输入输出回路得则则下一页下一页返回返回上一页上一页5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 场效应管放大电路的特点场效应管放大电路的特点输入电阻大；输入电阻大；噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强；噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强；便于集成；便于集成；放大能力较三极管弱；放大能力较三极管弱；使用不当，容易损坏。使用不当，容易损坏。下一页下一页返回返回上一页上一页5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较 电流控制电流控制电流控制电流控制 电压控制电压控制电压控制电压控制 控制方式控制方式控制方式控制方式电子和空穴两种载电子和空穴两种载电子和空穴两种载电子和空穴两种载流子同时参与导电流子同时参与导电流子同时参与导电流子同时参与导电载流子载流子载流子载流子电子或空穴中一种电子或空穴中一种电子或空穴中一种电子或空穴中一种载流子参与导电载流子参与导电载流子参与导电载流子参与导电类类类类 型型型型 NPNNPN和和和和PNP NPNP N沟道和沟道和沟道和沟道和P P沟道沟道沟道沟道放大参数放大参数放大参数放大参数 r rcece很高很高很高很高 r rdsds很高很高很高很高 输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻较低较低较低较低较高较高较高较高 双极型三极管双极型三极管双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管单极型场效应管单极型场效应管热稳定性热稳定性热稳定性热稳定性 差差差差 好好好好制造工艺制造工艺制造工艺制造工艺 较复杂较复杂较复杂较复杂 简单，成本低简单，成本低简单，成本低简单，成本低对应电极对应电极 BEC GSD下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室求图示动态参数求图示动态参数:T1的跨导的跨导gm=1mA/v,T2的的=40，其静态，其静态VBE=0.7V。多级放大电路分析举例：多级放大电路分析举例：