场效应管及其放大路解析.ppt

本章重点:l结型、绝缘栅型场效应管的工作原理、输出特性、转移特性及主要参数l共源、共漏极放大电路的工作原理场效应管的偏置方式及静态工作点的求法4.1 概述概述4.1.1场效应管的特点4.1.2场效应管的分类4.1.3 场效应管与晶体三极管的比较场效应管与晶体三极管的比较4.2场效应管场效应管4.2.1结型场效应管1结构第第4章章 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路栅极GNNPP+栅极GS源极S源极D漏极D漏极N型沟道P型沟道DSGSDG（c）N沟道（a）N型沟道 （b）P型沟道 （d）P沟道图4.1 结型场效应管的结构示意图和符号2.结型场效应管的工作原理 PP+SD耗尽层NGPP+SD耗尽层NVDD（a）uGS=0,uDS=0时的情况 （b）uGS=0,uDS|VP|时的情况图4.2 改变uDS时结型场效应导电沟道的变化iD/mAuDS/VU(BR)DS|VP|0IDSSGPP+SDN耗尽层耗尽层VDD（a）UGs=0时 （b）uGSVP时沟道被夹断图4.3 3.结型场效应管的特性曲线（1）转移特性图4.4N沟道结型场效应管的转移特性曲线uGS/ViD/mAIDSSUGS（off）4321054321UDS=12V（2）输出特性 uDS/V夹断区恒流区(放大区)uGS=0V24681012141618可变电阻区-4V-3V-2ViD/mA543210-1V击穿区 图4.5 N沟道结型场效应管输出特性曲线 可变电阻区：当漏源电压uDS很小时，场效应管工作于该区。此时，导电沟道畅通，场效应管的漏源之间相当于一个电阻一。在栅、源电压uGS一定时，沟道电阻也一定，iD随uGS增大而线性增大。但当栅源电压变化时，特性曲线的斜率也随之发生变化。可以看出，栅源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。恒流区：随着uDS增大到一定程度，iD的增加变慢，以后iD基本恒定，而与漏源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。击穿区：如果继续增大uDS到一定值后，漏、源极之间会发生击穿，漏极电流iD急剧上升，若不加以限制，管子就会损坏。夹断区：当uGS负值增加到夹断电压uGS（off）后，iD0，场效应管截止。4.2.2 4.2.2 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管1.1.增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理(1)结构及符号SiO2sdg衬底引线dgsP型硅衬底Ndg（a）N沟道结构图 （b）N沟道符号图 （c）P沟道符号 Ns 图4.6 增强型MOS管结构及符号图 (2)工作原理siDUDDUGGdgP型硅衬底NN图4.7N沟道增强型MOS管工作原理246843210iD/mAuGS/VUGS(th)=3VuDS=10V246810121416186V3V5VuDS/ViD/mA543210图4.8 N沟道增强型场效应管特性曲线(a)转移特性 （b）输出特性4.2.3 4.2.3 耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理衬底引线dgsP型硅衬底NNdsgdsg（a）N沟道结构图 (b)N沟道符号 (c)P沟道符号 图4.9 耗尽型MOS管结构及符号图(3)特性曲线THANK YOUSUCCESS2024/5/7 周二8可编辑uDS/V246810121416-5-4-3-2-10-3V1V1V2ViD/mA1210864200VuGS2VUGS(off)IDSS12108642uGS/ViD/mAuDS=常数（a）转移特性 （b）输出特性 图4.10 N沟道耗尽型场效应管特性曲线 4.3 场效应管的主要参数 1、夹断电压UGS(off)：实质上是使iD0时所需的uGS值。2、饱和漏电流IDSS在uGS0的情况下，当uDS|VP|时的漏极电流称为饱和漏电流，通常令uDS=10V，uGS0V时测出的iD就是IDSS。3 低频互导（跨导）gm 4 最大耗散功率PDM 4.4 4.4 场效应管的检测及使用注意事项场效应管的检测及使用注意事项4.4.1 4.4.1 场效应管的检测场效应管的检测1 1管脚的判别管脚的判别2 2质量判定质量判定4.4.2 4.4.2 场效应管使用注意事项场效应管使用注意事项1、MOS管栅、源极之间的电阻很高，使得栅极的感应电荷不易泄放，因极间电容很小，帮会造成电压过高使绝缘层击穿。因此，保存MOS管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良好地接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。2、有些场效应晶体管将衬底引出，故有4个管脚，这种管子漏极与源极可互换使用。但有些场效应晶体管在内部已将衬底与源极接在一起，只引出3个电极，这种管子的漏极与源极不能互换。3、使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。4、在使用场效应管时，要注意漏、源电压、漏源电流及耗散功率等，不要超过规定的最大允许值。4.5 4.5 场效应管放大电路场效应管放大电路4.5.1 45.1 场效应管的直流偏置电路及静态分析场效应管的直流偏置电路及静态分析1 1直流偏置电路直流偏置电路（1）自偏压电路+V3DJ2Cb10.01FCb20.01C10R2kSRg310MRg247kRg12MRd30k+VDD+15VuoG+DuiV3DJ2Cb10.01Cb20.01C10R2kSRg10MRd30k+VDD+15V+uoG+Dui（a）自偏压电路 (b)分压式自偏压电路图4.11 场效应管的偏压电路（2）分压式自偏压电路2 2静态工作点的确定静态工作点的确定（1）在输出特性上作直流负载线（2）作负载转移特性（3）作源极负载线（4）确定静态工作点Q（5）转移特性和输出特性上求出Q点所对应的电压电流值：uGS0.7V，iD0.37mA，uDS9V。*4.5.2 *4.5.2 场效应管放大器的微变等效电路分析法场效应管放大器的微变等效电路分析法1 1场效应管的等效电路场效应管的等效电路iDiD+gmugsrD+rgs+uDSG+DSuGSugsuds(a)场效应管在共源接法时的双口网络 （b）低频等效电路图4.12 场效应管微变等效电路2 2、应用微变等效电路法分析场效应管放大电路、应用微变等效电路法分析场效应管放大电路+Rg2Rg1Rg3RDiD+gmugsrD+rgsuiu0Rg2Rg3Rg1CRSSRD+VDD+uoG+DSui(a)电路图 （b）微变等效电路图4.13 共源极电路及其微变等效电路（1）大倍数电压放 2 入电阻3 输出电阻 3 3三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较思 考 题1、考虑P沟道结型场效应管对电源极性的要求，试画出由这种类型管子组成的共源放大电路。2、增强型MOS管能否使用自给栅偏压偏置电路来设置静态工作点？3、试画出自给栅偏压共源放大电路的微变等效电路，并写出Au、ri、ro的表达式。4、试在具有四象限的直角坐标上分别画出各种类型场效应管（包括N沟道、P沟道MOS增强型和耗尽型，JFET P沟道、N沟道耗尽型）的转移特性示意图，并标明各自的开启电压或夹断电压。5、增强型场效应管能否用自偏压的方法来设置静态工作点，试说明理由。思考题与练习题THANK YOUSUCCESS2024/5/7 周二15可编辑