模擬電子技術基礎：第9講 場效應管及其放大電路

1、第九講 場效應管及其放大電路一、場效應管二、場效應管放大電路靜態(tài)工作點的設置方法三、場效應管放大電路的動態(tài)分析四、復合管一、場效應管 場效應管：是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件。僅靠半導體中多數載流子導電，又稱單極型晶體管。 特點：輸入阻抗高，噪聲低，熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，省電。 類型：結型、絕緣柵型。一、場效應管（以N溝道為例） 場效應管有三個極：源極（s）、柵極（g）、漏極（d），對應于晶體管的e、b、c；有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應于晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。1. 結型場效應管導電溝道源極柵極漏極符號結構示意圖1.柵-源電壓(uGS

2、)對導電溝道寬度的控制作用(uDS=0)溝道最寬溝道變窄溝道消失稱為夾斷 uGS可以控制導電溝道的寬度。為什么g-s必須加負電壓？UGS（off）2.漏-源電壓(uDS)對漏極電流(iD)的影響uGSUGS（off）且不變，VDD增大，iD增大。預夾斷uGDUGS（off）VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于uGS。場效應管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）uGD=uGS-uDSg-s電壓控制d-s的等效電阻輸出特性預夾斷軌跡，uGDUGS（off）可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD幾乎僅決定于uGS擊穿區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）

3、夾斷電壓IDSSiD 不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同。低頻跨導：gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。夾斷電壓漏極飽和電流轉移特性場效應管工作在恒流區(qū)，因而uGSUGS（off）且uGDUGS（off）。 在轉移特性曲線上， gm為的曲線的斜率2. 絕緣柵型場效應管比結型場效應管溫度穩(wěn)定性好，集成化工藝簡單，廣泛應用于大規(guī)模的超大規(guī)模集成電路。2. 絕緣柵型場效應管 uGS增大，反型層（導電溝道）將變厚變長。當反型層將兩個N區(qū)相接時，形成導電溝道。增強型管（ uDS0時， uGS對導電溝道的控制）SiO2絕緣層襯底耗盡層空穴高摻雜反型層大到一定值才開啟增強型MOS管uD

4、S對iD的影響 用場效應管組成放大電路時應使之工作在恒流區(qū)。 iD隨uDS的增大而增大，可變電阻區(qū) uGDUGS（th）,預夾斷 iD幾乎僅僅受控于uGS，恒流區(qū)剛出現夾斷uDS的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻耗盡型MOS管 耗盡型MOS管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0時均可導通。加正離子小到一定值才夾斷uGS=0時就存在導電溝道MOS管的特性1)增強型MOS管開啟電壓3. 場效應管的分類工作在恒流區(qū)時g-s、d-s間的電壓極性4. 場效應管的主要參數（1）開啟電壓UT（2）夾斷電壓UP（3）跨導gm ：gm=iD/uGS uDS=const （4）直流輸入電阻RGS 柵源間的等效

5、電阻。由于MOS管柵源間有sio2絕緣層，輸入電阻可達1091015。 5. 場效應管與晶體管的比較雙極型三極管 單極型場效應管載流子多子、少子 多子輸入量電流輸入電壓輸入控制電流控制電流源電壓控制電流源輸入電阻幾十到幾千歐幾兆歐以上噪聲較大較小靜電影響不受靜電影響易受靜電影響制造工藝不宜大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成二、場效應管靜態(tài)工作點的設置方法 1. 基本共源放大電路 根據場效應管工作在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間加極性合適的電源2. 自給偏壓電路由正電源獲得負偏壓稱為自給偏壓哪種場效應管能夠采用這種電路形式設置Q點？3. 分壓式偏置電路為什么加Rg3?其數值應大些小些？哪種場效應管能夠采用這種電路形式設置Q點？即典型的Q點穩(wěn)定電路三、場效應管放大電路的動態(tài)分析 1. 場效應管的交流等效模型近似分析時可認為其為無窮大！根據iD的表達式或轉移特性可求得gm。與晶體管的h參數等效模型類比：2. 基本共源放大電路的動態(tài)分析若Rd=3k， Rg=5k， gm=2mS，則與共射電路比較。3. 基本共漏放大電路的動態(tài)分析若Rs=3k，gm=2mS，則基本共漏放大電路輸出電阻的分析若Rs=3k，gm=2mS，則Ro=?四、復合管復合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。 不同類型的管子復合后，其類型決定于T1管。目