第四章

晶體管及其小信號放大

－場效應(yīng)管放大電路

電子電路基礎(chǔ)1§4場效應(yīng)晶體管及場效應(yīng)管放大電路§4.1場效應(yīng)晶體管(FET)N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)2一、結(jié)構(gòu)§4.1.1結(jié)型場效應(yīng)管

源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示

P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號31UGS<0,UDS=0VPN結(jié)反偏，|UGS|越大則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。二、工作原理（以N溝道為例）4ID|UGS|越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當(dāng)|UGS|較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間相當(dāng)于線性電阻。5NGSDUGSPPUGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS0V，漏極電流ID=0A。ID62UGS=0,UDS>0VID越靠近漏極，PN結(jié)反壓越大,耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。7當(dāng)UDS=|Vp|,發(fā)生預(yù)夾斷,ID=IDssUDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。此時，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID83UGS<0,UDS>0VIDUGD=UGS-UDS=UP時發(fā)生預(yù)夾斷9三、特性曲線和電流方程2.轉(zhuǎn)移特性VP1.輸出特性10結(jié)型場效應(yīng)管管的缺點：1.柵源極極間的電阻雖雖然可達107以上，但在某某些場合仍嫌嫌不夠高。3.柵源極極間的PN結(jié)結(jié)加正向電壓壓時，將出現(xiàn)現(xiàn)較大的柵極極電流。絕緣柵場效應(yīng)應(yīng)管可以很好好地解決這些些問題。2.在高溫溫下，PN結(jié)結(jié)的反向電流流增大，柵源源極間的電阻阻會顯著下降降。11絕緣柵型場效效應(yīng)三極MOSFET(MetalOxideSemiconductorFET)。分為為增強型N溝道、P溝溝道耗盡型N溝道、P溝溝道§4.1.2絕緣柵柵場效應(yīng)管（（MOS)12一N溝溝道增強型MOSFET1結(jié)構(gòu)132工作原理理(1)VGS=0V時，漏源之間相相當(dāng)兩個背靠靠背的二極極管，在D、、S之間加上上電壓不會在在D、S間形形成電流。(2)VGS>VGS（th)>0時，形成導(dǎo)電溝溝道反型層14(3)VGS>VGS（th)>0時，VDS>0VDS=VDG＋VGS=－VGD＋VGSVGD=VGS－VDS＝VGS（th)時發(fā)生預(yù)夾夾斷153N溝道增強型MOS管的特性曲線線轉(zhuǎn)移特性曲線線ID=f(VGS)VDS=const16輸出特性曲線線ID=f(VDS)VGS=const17二N溝溝道耗盡型MOSFET(a)結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖(b)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移特性曲曲線18輸出特性曲線線IDUDS0UGS=0UGS<0UGS>019P溝道MOSFETP溝道MOSFET的工工作原理與N溝道MOSFET完全全相同，只不不過導(dǎo)電的載載流子不同，，供電電壓極極性不同而已已。這如同雙雙極型三極管管有NPN型型和PNP型型一樣。202.2.5雙雙極型和場場效應(yīng)型三極極管的比較雙極型三極管管場效應(yīng)三極管管結(jié)構(gòu)NPN型型結(jié)結(jié)型耗耗盡型N溝道P溝溝道PNP型絕絕緣柵增增強型N溝道P溝道絕緣柵耗盡型型N溝溝道P溝道道C與E一般不不可倒置使用用D與S有的型型號可倒置使使用載流子多多子子擴散少子漂漂移多多子子漂移輸入量電電流輸入電電壓輸入控制電電流控制制電流源CCCS(β)電電壓壓控制電流源源VCCS(gm)21§4.1.4場效應(yīng)管的參參數(shù)和型號一場效應(yīng)管管的參數(shù)①開啟電壓壓VGS(th)(或VT)開啟電壓是MOS增強型型管的參數(shù)，，柵源電壓小小于開啟電壓壓的絕對值,場效應(yīng)管管不能導(dǎo)通。。②夾斷電壓壓VGS(off)(或VP)夾斷電壓是耗耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)當(dāng)VGS=VGS(off)時,漏極電流流為零。③飽和漏極極電流IDSS耗盡型場效應(yīng)應(yīng)三極管,當(dāng)當(dāng)VGS=0時所對應(yīng)應(yīng)的漏極電流流22④輸入電阻阻RGS場效應(yīng)三極管管的柵源輸入入電阻的典型型值，對于結(jié)型場場效應(yīng)三極管管，反偏時RGS約大于107Ω，對于絕緣緣柵型場效應(yīng)應(yīng)三極管,RGS約是109～1015Ω。⑤低頻跨導(dǎo)導(dǎo)gm低頻跨導(dǎo)反映映了柵壓對漏漏極電流的控控制作用，這一點與電子子管的控制作作用相似。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線線上求取，也也可由電流方方程求得23⑥最大漏極極功耗PDM最大漏極功耗耗可由PDM=VDSID決定，與雙極極型三極管的PCM相當(dāng)。24二場效應(yīng)三極管管的型號場效應(yīng)三極管管的型號,現(xiàn)現(xiàn)行有兩種種命名方法。。其一是與雙極極型三極管相相同，第三位位字母J代表結(jié)型場效效應(yīng)管，O代表絕緣柵場場效應(yīng)管。第第二位字母代代表材料，D是P型硅，，反型層是N溝道；C是是N型硅P溝溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝溝道場效應(yīng)三三極管，3DO6C是絕絕緣柵型N溝溝道場效應(yīng)三三極管。第二種命名方方法是CS×××#，CS代表場效應(yīng)應(yīng)管，××以以數(shù)字代表型型號的序號，，#用字母代代表同一型號號中的不同規(guī)規(guī)格。例如CS14A、、CS45G等。25幾種常用的場場效應(yīng)三極管管的主要參數(shù)數(shù)26半導(dǎo)體三極管管圖片27半導(dǎo)體三極管管圖片28§4.2場場效應(yīng)放放大電路(1)靜態(tài)態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o靜態(tài)工作點，，使場效應(yīng)管管工作在恒流流區(qū)，場效應(yīng)應(yīng)管的偏置電電路相對簡單單。(2)動態(tài)態(tài)：能為交流流信號提供通通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：294.2.2場場效應(yīng)管的的直流偏置電電路及靜態(tài)分分析一自偏壓壓電路vGSQ點：VGS、ID、VDSvGS=VDS=VDD-ID(Rd+R)-iDR30二分壓式式偏置電路314.2.2場場效應(yīng)管的的低頻小信號號等效模型GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻阻uGSiDuDS32很大，可忽略。場效應(yīng)管的微微變等效電路路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds334.2.3共共源極放大大電路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRL'dRLRD微變等效電路34sgR2R1RGRL'dRLRDro=RD=10k354.2.4共共漏極放放大電路－－源極極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G36uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2Griro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路37riro

rogR2R1RGsdRLRS微變等效電路輸入電阻ri38輸出電阻rogd微變等效電路ro

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