第五章 場(chǎng)效應(yīng)管放大合理使用電路

第五章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路低頻電子線路1場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:§5.1場(chǎng)效應(yīng)晶體管2N基底：N型半導(dǎo)體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極一、結(jié)構(gòu)5.1.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管:導(dǎo)電溝道3NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DGSDGS4PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DGSDGS5二、工作原理（以P溝道為例）UDS=0V時(shí)PGSDUDSUGSNNNNIDPN結(jié)反偏，UGS越大則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。6PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V時(shí)NNUGS越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當(dāng)UGS較小時(shí)，耗盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間相當(dāng)于線性電阻。7PGSDUDSUGSNNUDS=0時(shí)UGS達(dá)到一定值時(shí)（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時(shí)，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。ID8PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS>0、UGD<VP時(shí)耗盡區(qū)的形狀NN越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大ID9PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時(shí)UGD<VP時(shí)耗盡區(qū)的形狀NN溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。ID10GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時(shí)NN漏端的溝道被夾斷，稱(chēng)為予夾斷。UDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。ID11GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時(shí)NN此時(shí)，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID12三、特性曲線UGS0IDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓轉(zhuǎn)移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線13予夾斷曲線IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)輸出特性曲線014N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線UGS0IDIDSSVP15輸出特性曲線IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線16

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1.柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場(chǎng)合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時(shí)，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管可以很好地解決這些問(wèn)題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會(huì)顯著下降。175.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管:一、結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)PNNGSDP型基底兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層導(dǎo)電溝道金屬鋁GSDN溝道增強(qiáng)型18N溝道耗盡型PNNGSD予埋了導(dǎo)電溝道GSD19NPPGSDGSDP溝道增強(qiáng)型20P溝道耗盡型NPPGSDGSD予埋了導(dǎo)電溝道21二、MOS管的工作原理以N溝道增強(qiáng)型為例PNNGSDUDSUGSUGS=0時(shí)D-S間相當(dāng)于兩個(gè)反接的PN結(jié)ID=0對(duì)應(yīng)截止區(qū)22PNNGSDUDSUGSUGS>0時(shí)UGS足夠大時(shí)（UGS>VT）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)出電子VT稱(chēng)為閾值電壓23UGS較小時(shí)，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將D-S連接起來(lái)，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGS24PNNGSDUDSUGS當(dāng)UDS不太大時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N區(qū)間是均勻的。當(dāng)UDS較大時(shí)，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。25PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS繼續(xù)增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VT時(shí)，靠近D端的溝道被夾斷，稱(chēng)為予夾斷。26三、增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線0IDUGSVT27輸出特性曲線IDUDS0UGS>028四、耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性曲線0IDUGSVT29輸出特性曲線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>030§5.3場(chǎng)效應(yīng)管放大電路(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路相對(duì)簡(jiǎn)單。(2)動(dòng)態(tài)：能為交流信號(hào)提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：315.4場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻uGSiDuDS32很大，可忽略。

場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds335.5場(chǎng)效應(yīng)管的共源極放大電路一、靜態(tài)分析求：UDS和

ID。設(shè)：UG>>UGS則：UGUS而：IG=0所以：UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k34uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、動(dòng)態(tài)分析sgR2R1RGRL'dRLRD微變等效電路35sgR2R1RGRL'dRLRDro=RD=10k365.6源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G一、靜態(tài)分析USUGUDS=UDD-US

=20-5=15V37uo+UDDRSuiC1R1R