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1、1,第四章 晶体管及其小信号放大 场效应管放大电路 电子电路基础,2,4 场效应晶体管及场效应管放大电路,4.1 场效应晶体管(FET),N沟道,P沟道,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,（耗尽型）,3,一、结构,4.1.1 结型场效应管,源极，用S或s表示,N型导电沟道,漏极，用D或d表示,4,1 UGS0,UDS=0V,PN结反偏，|UGS|越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。,二、工作原理（以N沟道为例）,5,ID,|UGS|越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。,但当|UGS|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。,6,N,G,S,D,UGS,UGS达到一
2、定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS 0V，漏极电流ID=0A。,ID,7,2 UGS=0,UDS0V,ID,越靠近漏极，PN结反压越大,耗尽层越宽，导电沟道越窄,沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。,8,当 UDS=|Vp|,发生预夹断,ID=IDss,UDS增大则被夹断区向下延伸。此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。,ID,9,3 UGS0V,ID,UGD=UGS-UDS=UP时发生预夹断,10,三、特性曲线和电流方程,2.转移特性,VP,1.输出特性,11,结型场效应管的缺点：,1.栅源极间的电阻虽然可达
3、107以上，但在某些场合仍嫌不够高。,3.栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。,绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。,2.在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。,12,绝缘栅型场效应三极MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道,4.1.2 绝缘栅场效应管（MOS),13,一 N沟道增强型MOSFET,1 结构,14,2 工作原理,(1)VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。,(2)VGS VGS（th)0时，形成导
4、电沟道,反型层,15,(3)VGS VGS（th)0时，VDS0,VDS=VDGVGS=VGDVGS VGD=VGSVDS VGS（th)时发生预夹断,16,3 N沟道增强型MOS管的特性曲线,转移特性曲线,ID=f(VGS)VDS=const,17,输出特性曲线,ID=f(VDS)VGS=const,18,二 N沟道耗尽型MOSFET,(a)结构示意图(b)转移特性曲线,19,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,20,P沟道MOSFET,P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样
5、。,21,2.2.5 双极型和场效应型三极管的比较,双极型三极管 场效应三极管结构 NPN型 结型耗尽型 N沟道 P沟道 PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒置使用 D与S有的型号可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移输入量 电流输入 电压输入控制 电流控制电流源CCCS()电压控制电流源VCCS(gm),22,4.1.4 场效应管的参数和型号,一 场效应管的参数 开启电压VGS(th)(或VT)开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。,夹断电压VGS(off)(或VP)夹断电压是耗尽型FET的参数
6、，当VGS=VGS(off)时,漏极电流为零。,饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管,当VGS=0时所对应的漏极电流,23,输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107，对于绝缘栅型场效应三极管,RGS约是1091015。,低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在 转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得,24,最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM=VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。,25,二 场效应三极管的型号,场效应三极管的型号,现行有两种命名方法。其一是与双极型
7、三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。,第二种命名方法是CS#，CS代表场效应管，以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。,26,几种常用的场效应三极管的主要参数,27,半导体三极管图片,28,半导体三极管图片,29,4.2 场效应 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：,分析
8、方法：,30,4.2.2 场效应管的直流偏置电路及静态分析,一 自偏压电路,vGS,Q点：,VGS、,ID、,VDS,vGS=,VDS=,VDD,-ID(Rd+R),-iDR,31,二 分压式偏置电路,32,4.2.2 场效应管的低频小信号等效模型,跨导,漏极输出电阻,33,场效应管的微变等效电路为：,34,4.2.3 共源极放大电路,35,ro=RD=10k,36,4.2.4 共漏极放大电路 源极输出器,37,38,输入电阻 ri,39,输出电阻 ro,40,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=RD。(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。,
