场效应管讲解PPT参考课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,场效应管与双极型晶体管不同，它只有一种载流子导电（电子或空穴，多子）导电，也称为单极型器件。,特点：输入阻抗高，温度稳定性好。,结型场效应管,JFET,绝缘栅型场效应管,MOS,场效应管有两种,:,N,沟道,P,沟道,耗尽型,增强型,耗尽型,增强型,N,沟道,P,沟道,5,场效应管放大电路,1,5.1,绝缘栅场效应管,(MOS,管,),:,P,P,型基底,SiO,2,绝缘层,金属铝,+,-,电子反型层,MOS,电容,E,2,+,P,P,型基底,SiO,2,绝缘层,金属铝,-,电子反型层,掺入了大量的碱金属正离子,Na+,或,K+,3,一、结构和电路符号,P,N,N,G,S,D,P,型基底,两个,N,区,SiO,2,绝缘层,导电沟道,金属铝,G,S,D,N,沟道增强型,4,N,沟道耗尽型,P,N,N,G,S,D,予埋了导电沟道,G,S,D,5,N,P,P,G,S,D,G,S,D,P,沟道增强型,6,P,沟道耗尽型,N,P,P,G,S,D,G,S,D,予埋了导电沟道,7,V,GS,控制,沟道宽窄,1.,开启,沟道,增强型,MOS,管,二、,MOS,管的工作原理,以,N,沟道增强型为例,8,2,沟道变形,V,DS,控制,沟道形状,可变,电阻区,饱和区,截止区,预夹断临界点轨迹,v,DS,=,v,GS,V,T,v,GD,=,v,GS,-,v,DS,=V,T,9,1),截止区,v,GS,V,T,i,D,=0,输出特性曲线,i,D,=,f,(,v,DS,),v,GS,=const,可变,电阻区,饱和区,截止区,转移特性曲线,预夹断临界点轨迹,v,DS,=,v,GS,-V,T,2),可变电阻区,v,DS,v,GS,-V,T,3),饱和区,v,DS,v,GS,-V,T,电导常数（单位,mA/V,2,）,P203(5.1.3),P203(5.1.6),10,三、耗尽型,N,沟道,MOS,管的特性曲线,耗尽型的,MOS,管,v,GS,=0,时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。,转移特性曲线,0,i,Dv,GS,V,P,11,输出特性曲线,i,D,v,DS,0,v,GS,=0,v,GS,0,12,四、说明：,（,1,）,MOS,管有四种基本类型；,（,2,）增强型的,MOS,管的,v,GS,必须超过一定的值以使沟道形成；,耗尽型的,MOS,管使形成沟道的,v,GS,可正可负；,（,3,）,MOS,管的输入阻抗特别高,（,4,）衡量场效应管的放大能力用跨导 单位：,ms,13,五、,MOS,管的有关问题,（,2,）交流参数,低频跨导：,极间电容：栅源电容,C,GS,，,栅漏电容,C,GD,，,漏源电容,C,DS,（,3,）极限参数,最大漏极电流,I,DM,，最大耗散功率,P,0M,，漏源击穿电压,V,(BR)DS,栅源击穿电压,V,BR)GS,1,、主要参数（,1,）直流参数,开启电压,V,T,指增强型的,MOS,管,夹断电压,V,P,指耗尽型的,MOS,管,零栅压漏极电流,I,DSS,直流输入电阻：通常很大,10,10,10,15,左右,14,五、,MOS,管的有关问题,2,、场效应管与三极管的比较,15,五、,MOS,管的有关问题,3,、使用注意事项,（,1,）结型场效应管的栅源电压不能接反，但可在开路状态下保存；,（,2,）,MOS,管在不使用时，须将各个电极短接；,（,3,）焊接时，电烙铁必须有外接地线，最好是断电后再焊接；,（,4,）结型场效应管可用万用表定性检测管子的质量，而,MOS,管必须用专门的仪器来检测；,（,5,）若用四引线的场效应管，其衬底引线应正确连接；,16,G(,栅极,),S,源极,D,漏极,1,、结构,5.2,结型场效应管,(JFET),扩散情况：,N,P,N,N,N,P,P,基底,：,N,型半导体,两边是,P,区,导电沟道,N,P,P,一、,JFET,的结构和工作原理,17,N,P,P,G,(,栅极,),S,源极,D,漏极,N,沟道结型场效应管,D,G,S,符号,栅极上的箭头表示栅极电流的方向（由,P,区指向,N,区）。结型场效应管代表符号中栅极上的箭头方向，可以确认沟道的类型。,18,P,N,N,G,(,栅极,),S,源极,D,漏极,P,沟道结型场效应管,D,G,S,符号,19,20,2,、工作原理（以,N,沟道为例）,v,DS,=0V,时,v,GS,N,G,S,D,v,DS,N,N,P,P,i,D,PN,结反偏，,v,GS,越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。,v,GS,0V,(1),v,GS,对导电沟道及,i,D,的控制,21,v,DS,=0V,时,N,G,S,D,v,DS,v,GS,N,N,i,D,P,P,v,GS,越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。,但当,v,GS,较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。,DS,间相当于线性电阻。,22,V,DS,=0,时,N,G,S,D,V,DS,V,GS,P,P,I,D,V,GS,达到一定值时（,夹断电压,V,P,）,耗尽区碰到一起，,DS,间被夹断，这时，即使,v,DS,0V,，漏极电流,i,D,=0A,。,23,|v,GS,|0,、,|,v,GD,|=|v,GS,-v,DS,|V,P,|,时耗尽区的形状,N,G,S,D,v,DS,v,GS,P,P,i,D,越靠近漏端，,PN,结反压越大,6V,6V,0V,2V,4V,导电沟道中电位分布情况,(1),v,DS,对,i,D,的影响,24,N,G,S,D,v,DS,v,GS,P,P,i,D,沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。,|v,GS,|,|V,p,|,且,v,DS,较大时,v,GD,V,P,时耗尽区的形状,25,|v,GS,|,|V,p,|,，,v,GD,=,V,P,时,v,DS,增大则被夹断区向下延伸。,N,G,S,D,v,DS,v,GS,P,P,i,D,漏端的沟道被夹断，称为,予夹断。,26,此时，电流,i,D,由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随,v,DS,的增加而增加，呈恒流特性。,N,G,S,D,v,DS,v,GS,P,P,i,D,|v,GS,|,|V,p,|,且,v,DS,较大时,v,GD,0),v,DS,v,GS,V,P,0,P,沟道管：负极性,(,v,DS,0),v,DS,V,GS,V,P,V,P,(,或,V,T,),P,沟道管：,v,GS,V,P,(,或,V,T,),FET,放大偏置时,v,DS,与,v,GS,应满足的关系,41,5.3,场效应管放大电路,(1),静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。,(2),动态：能为交流信号提供通路。,组成原则：,静态分析：,估算法、图解法。,动态分析：,微变等效电路法。,分析方法：,场效应管是电压控制器件。它利用栅源电压来控制漏极电流的变化。它的放大作用以跨导来体现，在场效应管的漏极特性的水平部分，漏极电流,i,D,的值主要取决于,v,GS,，而几乎与,v,DS,无关。,42,1,、自偏压电路,2,、分压式自偏压电路,R,g,：使,g,与地的直流电位几乎相同（因上无电流）。,R,：当,I,S,流过,R,时产生直流压降,I,S,R,，使,S,对地有一定的电压：,V,GS,=,I,S,R=,I,D,R0,一、场效应管的直流偏置电路及静态分析,1.,直流偏置电路,V,DD,R,d,R,-,R,g,+,v,GS,i,D,-,v,i,C,1,+,C,S,C,2,-,+,R,L,v,o,V,DD,=18V,R,C,Rg,1,R,d,R,g3,R,g2,2M,47k,10M,30k,2k,T,+,+,C,b2,C,b1,47u,4.7u,0.01u,43,例,5.2.1 P212,44,(2),带源电阻的共源放大电路,45,例,5.2.3 P214,电流源偏置共源放大电路,46,以自偏压电路为例,2),图解分析法,V,GS,=0v,Vds,i,D,3v,1.5v,-3v,-1.5v,由输出回路：,V,DD,=V,DS,+I,D,(R,D,+R,S,),作出直流负载线,+V,DD,R,d,R,g,R,S,T,V,o,V,i,在转移特性上作源极负载线点所对应的,V,DS,、,V,GS,、,I,D,；,U,GS,i,D,-3 1.5 0 1.5 3,V,DD,由输出特性：,I,D,=f(Vds)|,V,GS,由输入回路：,V,GS,=V,G,V,S,=,I,D,R,S,作负载转移特性,V,DS,V,GS,I,D,47,（,1,）根据,V,DD,=Vds+I,D,（,R,D,+R,S,）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,）决定静态工作点；,（,5,）在转移特性和输出特性上求出,Q,V,GS,=0v,V,DS,i,D,3v,1.5v,-3v,-1.5v,V,GS,i,D,-3 1.5 0 1.5 3,V,DD,V,DS,V,GS,I,D,步骤：,48,二、,场效应管的微变等效电路,G,S,D,跨导：,反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，相当于转移特性中工作点处的斜率。,漏极输出电阻：,（很大，常可以看作开路）；它是输出特性工作点处的切线斜率的倒数。,v,GS,i,D,v,DS,1,、参数的导出,49,很大，,可忽略。,2,、等效电路,G,S,D,v,GS,i,D,v,DS,S,G,D,r,DS,S,G,D,50,G,S,D,v,GS,i,D,v,DS,3,、,g,m,的求法,由,得,51,V,DD,=20V,v,o,R,S,v,i,C,S,R,1,R,D,R,G,R,2,R,L,150k,50k,1M,10k,10k,G,D,S,10k,动态分析,微变等效电路,R,o,=,R,D,=10k,R,2,R,1,R,G,v,i,+,-,s,g,d,R,L,R,L,R,D,v,o,-,+,例,5.1,：典型共源极放大（不带源极电阻）,52,V,DD,=20V,v,o,R,S,v,i,R,1,R,D,R,G,R,2,R,L,150k,50k,1M,10k,10k,G,D,S,10k,微变等效电路,R,o,=,R,D,=10k,R,2,R,1,R,G,v,i,+,-,s,g,d,R,L,R,L,R,D,v,o,-,+,R,S,典型共源极放大（带源极电阻）,53,v,o,+,V,DD,R,S,v,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150k,50k,1M,10k,D,S,C,2,G,动态分析,R,i,R,o,R,o,g,R,2,R,1,R,G,s,d,R,L,R,S,微变等效电路,v,i,v,o,g,m,v,gs,共漏极放大器,源极输出器,54,输出电阻,R,o,加压求流法,g,d,微变等效电路,R,o,R,o,R,2,R,1,R,G,s,R,S,55,例,5.2.6,（共漏极放大电路）：,56,例,5.2.6,：,57,CE/CB/CC,CS/CG/CD,R,i,CS,：,R,g1,/,R,g2,CD,：,R,g,+,(,R,g1,/,R,g2,),CG,：,R,/(1/,g,m,),R,o,CS,：,R,d,CD,：,R,/(1/,g,m,),CG,：,R,d,58,场效应管放大电路小结,(1),场效应管放大器输入电阻很大。,(2),场效应管共源极放大器,(,漏极输出,),输入输出反相，电压放大倍数大于,1,；输出电阻,=,R,D,。,(3),场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于,1,且约等于,1,；输出电阻小。,59,在,T,1,位置上画出合适的,FET,；,若,T,1,的漏极电位,V,D,=14V,，其,g,m,=3ms,，求,T,1,的静态值,I,D,、,V,DS,、,V,GS,？,若,T,2,的,=50,，,V,BE,=0.6 V,，求,T2,的静态值,I,B,、,I,C,、,V,CE,？,画出微变等效电路，并求,A,V,、,R,i,、,R,O,。,两级电压放大电路如下图所示。,60,作业,:P249:,5.1.4 5.3.4 5.3.5,5.2.9 5.3.8 5.5.4,练习,:P249:,5.1.1,5.1.2 5.3.3,61,