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1、1,晶体管及其小信号放大 场效应管放大电路,2,场效应晶体管(FET),电压控制器件多子导电输入阻抗高,噪声低,热稳定好,抗辐射,工艺简单,便于集成,应用广泛,3,4 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）,4,一、结构,4.1.1 结型场效应管,栅极,漏极,源极,N沟道,利用PN结反向电压对耗尽层宽度的控制来改变导电沟道的宽度,从而控制通过的电流,5,UGS,二、工作原理（以N沟道为例）,正常工作:UGS0V,PN结反偏，|UGS|越大则耗尽层越宽，导电沟道越窄，电阻越大。,ID,初始就有沟道
2、，是耗尽型。,ID受UGS 和UDS的控制,6,UGS,UDS0但较小:,ID,ID随UDS的增加而线性上升。(UGS固定),7,N,G,S,D,UGS,UGS负到一定值时,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,夹断电压,8,UGS,但UDS增加到 UGS-,即UGD=UGS UDS=靠近漏极的沟道夹断.,预夹断,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=IDSS,ID,9,三、特性曲线和电流方程,2.转移特性,1.输出特性,夹断区,（饱和区）,UGD=,10,结型场效应管
3、的缺点：,1.栅源极间的电阻虽然可达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。,11,最常见的绝缘栅型场效应管是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（IGFET),12,一 N沟道增强型MOSFET,1 结构,13,2 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
4、电流。,(2)VGS VGS（th)0时，形成导电沟道,反型层,VGS越大，沟道越宽，电阻越小。,14,(3)VGS VGS（th)0时，VDS0,VGD=VGSVDS VGS（th)时发生预夹断,VDS较小时，ID随之线性上升,VDS稍大后，产生横向电位梯度,出现预夹断后，随着VDS继续增大，夹断点向源极方向移动，ID略有增加,15,输出特性曲线,ID=f(VDS)VGS=const,（饱和区）,夹断区,3 N沟道增强型MOS管的特性曲线,VGD=VGS（th),16,转移特性曲线,ID=f(VGS)VDS=const,VGS（th),即,时的值,17,二 N沟道耗尽型MOSFET,正离子,
5、VGS为正 沟道加宽VGS为负 沟道变窄 夹断电压,使用方便,18,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,转移特性曲线,19,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。,20,2.2.5 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一般可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移输入量 电流输入 电压输入控
6、制 电流控制电流源CCCS()电压控制电流源VCCS(gm),21,4.1.4 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，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,22,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
7、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,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。,23,二 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
8、规格。例如CS14A、CS45G等。,24,几种常用的场效应三极管的主要参数,25,半导体三极管图片,26,半导体三极管图片,27,4.2 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：,分析方法：,28,4.2.2 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,注意：两组解，一组不合理,（适用于耗尽型）,29,二 分压式偏置电路,（两种都适用）,30,4.2.2 场效应管的低频小信号等效模型,跨导,漏极输出电阻,31,32,场效应管的微变等效电路为：,JFET相同,33,4.2.3 共源极放大电路,34,ro=RD=10k,
