模擬電路16360

1、第3章 場效應管放大電路,3.2 絕緣柵型場效應管,3.1 結型場效應管,3.3 場效應管的特點及主要參數(shù),3.4 場效應管放大電路,3.1 結型場效應管,BJT是一種電流控制元件(iB~ iC)，工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，所以被稱為雙極型器件。,,場效應管（Field Effect Transistor簡稱FET）是一種電壓控制器件(uGS~ iD) ，工作時，只有一種載流子參與導電，因此它是單極型器件。,3.1 結型

2、場效應管,FET因其制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點，得到了廣泛應用。,FET分類：,絕緣柵場效應管,結型場效應管,,增強型,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的結構,1. 結構 ---N溝道,# 符號中的箭頭方向表示什么？,柵結正偏的方向,JFET,d-漏極 --drain,g-柵極--gate,s- 源極--source,一、柵源

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

4、電壓uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以導電溝道最寬。 ①當uDS=0時， 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uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP時，在靠漏極處夾斷——預夾斷。,預夾斷前， uDS↑→iD ↑。預夾斷后， uDS↑→iD 幾乎不變。,④uDS再↑，預夾斷點下移。,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描繪。,3.1.1 JFET的工作原理,當VP <vGS<0 時，導電溝道更容易夾斷。,對于同樣的vDS ， iD的值比vGS=0時的值要小。,在預夾斷處,vGD=vGS-vDS =VP,一、輸出特性曲線： iD=f（ uDS ）│uGS=常數(shù),設：UT= -3V,3.1.2 JFET的特性曲線,四個區(qū)：,恒流區(qū)的特點

6、：△ iD /△ uGS = gm ≈常數(shù) 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理）,（a）可變電阻區(qū)（預夾斷前）。,（b）恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)（預夾斷 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的一條轉移特性曲線：,3.1.

7、2 JFET的特性曲線,,一個重要參數(shù)——跨導gm：,gm=?iD/?uGS? uDS=const (單位mS) gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。 在轉移特性曲線上， gm為的曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出gm。,3.3 結型場效應管的特點及主要參數(shù),一、特點：,制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極，抗輻射能力強，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) 開啟電壓UT UT 是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值, 場效應管不能導通。,（1）夾斷電壓UP （或者UGS.off） UP 是MOS耗盡型和結型FET的參數(shù)，當uGS=UP時,漏極電流為零。,（2）飽和漏極電流IDSS MOS耗盡型和結型FET, 當uGS=0時所對應的漏極電流。,（4）直流輸入電阻RGS 結型場效應管，RGS大于107Ω，MOS場效應管, R

9、GS可達109～1015Ω。,3.3.1 直流參數(shù),3.3 結型場效應管的特點及主要參數(shù),（1） 低頻跨導gm gm反映了柵壓對漏極電流的控制作用，單位是mS(毫西門子)。,（2） 極間電容,3.3 結型場效應管的特點及主要參數(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漏極電流的控制作用。 在轉移特性曲線上， 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 結型場效應管的特點及主要參數(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,雙極型和場效應型三極管的比較,一. 直流偏置電路—— 保證管子工作在飽和區(qū)，輸出信號不失真,3.4 場效應管放大電路,（一）自偏壓電路,UGS =- IDR,注意：該電路產生負的柵源電壓，所以只能用于需要負柵源電壓

11、的電路。,計算Q點：UGS 、 ID 、UDS,已知UP ，由,可解出Q點的UGS 、 ID,,3.4.1 場效應管偏置電路,,可解出Q點的UGS 、 ID,計算Q點：,已知UP ，由,該電路產生的柵源電壓可正可負，所以適用于所有的場效應管電路。,3.4 場效應管放大電路,3.4.1 場效應管偏置電路,（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)，輸出信號不失真,,與雙極型晶體管一樣，場效應管也是一種非線性器件，在交流小信號情況下，也可以由它的線性等效電路—交流小信號模型來代替。,其中：gmugs是壓控電流源，它體現(xiàn)了輸入電壓對輸出電流的控制作用。 稱為低頻跨導。 rds為輸出電阻，類似于雙極型晶體管的rce。,,3.4 場效應管放大電路,3.4.2 場效應管的微變等效電路,一、共源放大電路,3.

13、4 場效應管放大電路,3.4.3 場效應管放大電路性能分析,分析：（1）畫出共源放大電路的交流小信號等效電路。,（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 場效應管放大電路,3.4.3 場效應管放大電路性能分析,（1）畫交流小信號等效電路。,（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,1．FET分為JFET和MOS