《MOS管放大電路》課件

模擬電子技術(shù)AnalogElectronicTechnology精選課件ppt5場效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導體（MOS）場效應(yīng)管5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導體場效應(yīng)管5.5各種放大器件電路性能比較5.2MOSFET放大電路精選課件pptP溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應(yīng)管的分類：(電場效應(yīng)，單極性管，電壓控制電流)增強型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，沒有導電溝道耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時，就有導電溝道存在N溝道P溝道（耗盡型）精選課件ppt場效應(yīng)管的符號N溝道MOSFET耗盡型增強型P溝道MOSFETN溝道JFETP溝道JFET精選課件pptN溝道增強型MOSFET工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當vGS≤0時無導電溝道，d、s間加電壓時，也無電流產(chǎn)生。當0<vGS<VT時產(chǎn)生電場，但未形成導電溝道（感生溝道），d、s間加電壓后，沒有電流產(chǎn)生。當vGS≥VT時在電場作用下產(chǎn)生導電溝道，d、s間加電壓后，將有電流產(chǎn)生。（平板電容器）

vGS越大，導電溝道越厚VT稱為開啟電壓，典型值0.5-1Ｖ精選課件ppt2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用

靠近漏極d處的電位升高

電場強度減小

溝道變薄當vGS一定（vGS>VT）時，vDS

ID

溝道電位梯度

整個溝道呈楔形分布精選課件ppt當vGS一定（vGS≥VT）時，vDS

ID

溝道電位梯度

當vDS增加到使vGD=VT時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT精選課件ppt預(yù)夾斷后，vDS

夾斷區(qū)延長

溝道電阻

ID基本不變2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用精選課件ppt2.工作原理（3）vDS和vGS同時作用時

vDS一定，vGS變化時給定一個vGS，就有一條不同的iD–vDS曲線。精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程①截止區(qū)當vGS＜VT時，導電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。②可變電阻區(qū)vDS≤（vGS－VT）③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)vDS≤（vGS－VT）由于vDS較小，可近似為rdso是一個受vGS控制的可變電阻精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)

n：反型層中電子遷移率Cox：柵極（與襯底間）氧化層單位面積電容本征電導因子其中Kn為電導常數(shù)，單位：mA/V2精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT時的iDV-I特性：精選課件ppt3.

V-I特性曲線及大信號特性方程（2）轉(zhuǎn)移特性精選課件ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子可以在正或負的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流精選課件ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）當vGS>0時

由于絕緣層的存在，并不會產(chǎn)生柵極電流，而是在溝道中感應(yīng)出更多的負電荷，使溝道變寬。在vDS的作用下，iD將有更大的數(shù)值。溝道變窄，從而使漏極電流減小。當vGS為負電壓到達某個值時，耗盡區(qū)擴展到整個溝道，溝道完全被夾斷，即使有vDS，也不會有漏極電流iD，此時的柵源電壓稱為夾斷電壓VP。當vGS<0

時VP為負值。精選課件ppt5.1.2N溝道耗盡型MOSFET2.V-I特性曲線及大信號特性方程（N溝道增強型）用夾斷電壓代替開啟電壓（N溝道增強型）飽和漏電流精選課件ppt5.1.3P溝道MOSFET除vGS和vDS的極性為負以及開啟電壓VT為負以外，電流iD流入源極，流出漏極，其他和NMOS相同。因為NMOS器件可以做得更小，運行更快，并且NMOS比PMOS需要的電源更低，因此NMOS已經(jīng)取代了PMOS技術(shù)。CMOSBiCMOS精選課件ppt5.1.4溝道長度調(diào)制效應(yīng)實際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為

m當不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時，

＝0，曲線是平坦的。

修正后精選課件ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)NMOS增強型1.開啟電壓VT（增強型參數(shù)）2.夾斷電壓VP（耗盡型參數(shù)）3.飽和漏電流IDSS（耗盡型參數(shù)）4.直流輸入電阻RGS（109Ω～1015Ω）二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds

當不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時，

＝0，rds→∞

精選課件ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)2.低頻互導gm

二、交流參數(shù)考慮到則其中精選課件ppt5.1.5MOSFET的主要參數(shù)三、極限參數(shù)1.最大漏極電流IDM

2.最大耗散功率PDM

3.最大漏源電壓V（BR）DS

4.最大柵源電壓V（BR）GS

精選課件ppt在恒流區(qū)時g-s、d-s間的電壓極性P2495.1.1P2495.1.2精選課件ppt5.2MOSFET放大電路5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算2.圖解分析3.小信號模型分析精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）直流通路共源極放大電路精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（1）簡單的共源極放大電路（N溝道）假設(shè)工作在飽和區(qū)，即驗證是否滿足如果不滿足，則說明假設(shè)錯誤須滿足VGS>VT，否則工作在截止區(qū)再假設(shè)工作在可變電阻區(qū)即精選課件ppt假設(shè)工作在飽和區(qū)滿足假設(shè)成立，結(jié)果即為所求。解：例：設(shè)Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，試計算電路的靜態(tài)漏極電流IDQ和漏源電壓VDSQ。VDD=5V，VT=1V，精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算（2）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路飽和區(qū)需要驗證是否滿足精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)時，vI＝0，VG＝0，ID＝I電流源偏置VDS＝VDD－IDRd－VS（飽和區(qū)）VS＝VG－VGS＝－VGS精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路2.圖解分析由于負載開路，交流負載線與直流負載線相同精選課件ppt5.2.1MOSFET放大電路3.小信號模型分析（1）模型=0時高頻小信號模型0時忽略精選課件ppt3.小信號模型分析解：例5.2.