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1、第3章 场效应管及其应用,3.1 场效应管及其应用3.2 场效应及其放大电路,3.1 场效应管,场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管两类。3.1.1结型场效应管 1.结型场效应管的结构及工作原理 1)基本结构及符号 如图3.1(a)所示,在一块N型硅半导体两侧制作两个P型区域,形成两个PN结,把两个P型区相连后引出一个电极,称为栅极,用字母G(或g)表示。,图 3.1结型场效应管结构与符号图结构;(b)N沟道结型场效应管符号;(c)P沟道结型场效应,2)工作原理 图3.2表示的是结型场效应管施加偏置电压后的接线图。2 特性曲线 场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。1)
2、转移特性 在uDS一定时,漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。即,(3.1),图3.2 N沟道结型场效应管工作原理,图3.3 N沟道结型场效应管转移特性曲线,2)输出特性 输出特性是指栅源电压uGS一定,漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系,即,在UGS(off)uGS0的范围内,漏极电流iD与栅极电 压uGS的关系为,(3.2),(3.3),图 3.4 N沟道结型场效应管输出特性曲线,3.1.2绝缘栅型场效应管 1.增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理 1)结构及符号 2)工作原理,图 3.5增强型MOS管结构及符号图(a)N沟道结构图;(b)N沟道符号;(c)P沟道符号,
3、图 3.6 N沟道增强型MOS管工作原理,3)特性曲线（1）N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图3.7(a)所示。在uGSUGS（th）时,iD与uGS的关系可用下式表示:,(3.4),其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。（2）N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线 如图3.7（b）所示。,图3.7N沟道增强型场效应管特性曲线（a）转移特性;（b）输出特性,2.耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理 图3.8为N沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似,不同的是这种管子在制造时,就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。,图3.8耗尽型MOS管结构及符号图
4、(a)N沟道结构图;（b）N沟道符号;（c）P沟道符号,图3.9N沟道耗尽型场效应管特性曲线（a）转移特性;（b）输出特性,在uGS UGS（off）时,iD与uGS的关系可用下式表示:,(3.5),3.1.3场效应管的主要参数及使用注意事项 1 主要参数 1）夹断电压UGS（off）或开启电压UGS（th）2）饱和漏极电流IDSS 3）漏源击穿电压U（BR）DS 4)栅源击穿电压U（BR）GS 5）直流输入电阻RGS 6）最大耗散功率PDM 7）跨导gm 在uDS为定值的条件下,漏极电流变化量与引起这个变化的栅源电压变化量之比,称为跨导或互导,即,(3.6),2 检测及使用注意事项 1）检测
5、 结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。（1）管脚的判别（2）质量判定 2）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,故会造成电压过高使绝缘层击穿。（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。（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。,3.2 场效应管及其放大电路,与三极管一样,根据输入、输出回路公共端选择不同,将场效应管放大电路分成共源、共漏和共栅三种组态。本节主要介绍常用的共源和共漏两种放大电路。3.2.1共源
6、放大电路 1.电路组成及直流偏置,图 3.10 场效应管共源放大电路,由于栅极电阻上无直流电流,因而,(3.7),(3.8),图 3.11分压偏置式共源放大电路,场效应管放大电路的静态工作点可用式（3.4）或式（3.5）与式（3.7）或式（3.8）联立求出UGSQ和IDQ,漏源电压UDSQ由下式求得:,(3.9),2.动态分析 放大电路的动态参数可由微变等效电路求出。1）场效应管的微变等效电路 2）共源放大电路的微变等效电路,图3.12场效应管微变等效电路,（1）电压放大倍数:,(3.10),（2）输入电阻:,(3.11),（3）输出电阻:,(3.12),图 3.13 共源放大电路的微变等效电路,3.2.2 共漏放大电路 共漏放大电路又称源极输出器。电路如图3.15所示。由图3.15（b）可得:,(3.13),(3.14),(3.15),
