模擬電路16360

1、第3章 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,3.2 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管,3.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,3.3 場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù),3.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,3.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,BJT是一種電流控制元件(iB~ iC)，工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，所以被稱為雙極型器件。,,場(chǎng)效應(yīng)管（Field Effect Transistor簡(jiǎn)稱FET）是一種電壓控制器件(uGS~ iD) ，工作時(shí)，只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。,3.1 結(jié)型

2、場(chǎng)效應(yīng)管,FET因其制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。,FET分類：,絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管,結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,,增強(qiáng)型,耗盡型,,N溝道,P溝道,,N溝道,P溝道,,N溝道,P溝道,,(JFET),(MOSFET),3.1.1 JFET的結(jié)構(gòu),1. 結(jié)構(gòu) ---N溝道,# 符號(hào)中的箭頭方向表示什么？,柵結(jié)正偏的方向,JFET,d-漏極 --drain,g-柵極--gate,s- 源極--source,一、柵源

3、電壓對(duì)溝道的控制作用,在柵源間加負(fù)電壓uGS ，令uDS =0 ①當(dāng)uGS=0時(shí)，為平衡PN結(jié)，導(dǎo)電溝道最寬。,②當(dāng)│uGS│↑時(shí)，PN結(jié)反偏，耗盡層變寬，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻增大。,③當(dāng)│uGS│↑到一定值時(shí) ，溝道會(huì)完全合攏。,定義： 夾斷電壓UP——使導(dǎo)電溝道完全合攏（消失）所需要的柵源電壓uGS。,3.1.1 JFET的工作原理,對(duì)于N溝道的JFET，VP <0。,二、漏源電壓對(duì)溝道的控制作用,在漏源間加

4、電壓uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以導(dǎo)電溝道最寬。 ①當(dāng)uDS=0時(shí)， iD=0。,②uDS↑→iD ↑ →靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。,③當(dāng)uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP時(shí)，在靠漏極處夾斷——預(yù)夾斷。,預(yù)夾斷前， uDS↑→iD ↑。預(yù)夾斷后， uDS↑→iD 幾乎不變。,④uDS再↑，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。,3.1.1 JFET的工

5、作原理,三、柵源電壓uGS和漏源電壓uDS共同作用,iD=f（ uGS 、uDS）,可用輸兩組特性曲線來(lái)描繪。,3.1.1 JFET的工作原理,當(dāng)VP <vGS<0 時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷。,對(duì)于同樣的vDS ， iD的值比vGS=0時(shí)的值要小。,在預(yù)夾斷處,vGD=vGS-vDS =VP,一、輸出特性曲線： iD=f（ uDS ）│uGS=常數(shù),設(shè)：UT= -3V,3.1.2 JFET的特性曲線,四個(gè)區(qū)：,恒流區(qū)的特點(diǎn)

6、：△ iD /△ uGS = gm ≈常數(shù) 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理）,（a）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）。,（b）恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)（預(yù)夾斷 后）。,（c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。,（d）擊穿區(qū)。,可變電阻區(qū),恒流區(qū),截止區(qū),擊穿區(qū),二、轉(zhuǎn)移特性曲線： iD=f（ uGS ）│uDS=常數(shù),可根據(jù)輸出特性曲線作出移特性曲線。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：,3.1.

7、2 JFET的特性曲線,,一個(gè)重要參數(shù)——跨導(dǎo)gm：,gm=?iD/?uGS? uDS=const (單位mS) gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上， gm為的曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出gm。,3.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù),一、特點(diǎn)：,制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極，抗輻射能力強(qiáng)，易于集成。,二、主要參數(shù),,直流參數(shù),交

8、流參數(shù),極限參數(shù),(3) 開(kāi)啟電壓UT UT 是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值, 場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。,（1）夾斷電壓UP （或者UGS.off） UP 是MOS耗盡型和結(jié)型FET的參數(shù)，當(dāng)uGS=UP時(shí),漏極電流為零。,（2）飽和漏極電流IDSS MOS耗盡型和結(jié)型FET, 當(dāng)uGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。,（4）直流輸入電阻RGS 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，RGS大于107Ω，MOS場(chǎng)效應(yīng)管, R

9、GS可達(dá)109～1015Ω。,3.3.1 直流參數(shù),3.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù),（1） 低頻跨導(dǎo)gm gm反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用，單位是mS(毫西門(mén)子)。,（2） 極間電容,3.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù),3.3.2 交流參數(shù),gm=?iD/?uGS? uDS=const,gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上， gm為曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出gm。,(1)

10、漏極最大允許耗散功率PDM,3.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及主要參數(shù),3.3.2 極限參數(shù),,(2)最大漏極電流IDM,(3)柵源擊穿電壓UBR.GS,(4)漏源擊穿電壓UBR.GS,雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較,一. 直流偏置電路—— 保證管子工作在飽和區(qū)，輸出信號(hào)不失真,3.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,（一）自偏壓電路,UGS =- IDR,注意：該電路產(chǎn)生負(fù)的柵源電壓，所以只能用于需要負(fù)柵源電壓

11、的電路。,計(jì)算Q點(diǎn)：UGS 、 ID 、UDS,已知UP ，由,可解出Q點(diǎn)的UGS 、 ID,,3.4.1 場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路,,可解出Q點(diǎn)的UGS 、 ID,計(jì)算Q點(diǎn)：,已知UP ，由,該電路產(chǎn)生的柵源電壓可正可負(fù)，所以適用于所有的場(chǎng)效應(yīng)管電路。,3.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,3.4.1 場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路,（二）分壓式自偏壓電路 （混合偏置）,一. 直流偏置電路—— 保

12、證管子工作在飽和區(qū)，輸出信號(hào)不失真,,與雙極型晶體管一樣，場(chǎng)效應(yīng)管也是一種非線性器件，在交流小信號(hào)情況下，也可以由它的線性等效電路—交流小信號(hào)模型來(lái)代替。,其中：gmugs是壓控電流源，它體現(xiàn)了輸入電壓對(duì)輸出電流的控制作用。 稱為低頻跨導(dǎo)。 rds為輸出電阻，類似于雙極型晶體管的rce。,,3.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,3.4.2 場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路,一、共源放大電路,3.

13、4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,3.4.3 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路性能分析,分析：（1）畫(huà)出共源放大電路的交流小信號(hào)等效電路。,（2）求電壓放大倍數(shù),（3）求輸入電阻,（4）求輸出電阻,則,,,>>,得,由,二、共漏放大電路（源極跟隨器）,3.4 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路,3.4.3 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路性能分析,（1）畫(huà)交流小信號(hào)等效電路。,（2）電壓放大倍數(shù),（3）輸入電阻,,（4）輸出電阻,所以,由圖有,本章小結(jié),1．FET分為JFET和MOS