第10章基本放大電路（下）電工技術與電子技術中國礦業大學信電學院返回第15章基本放大電路15.1

共發射極放大電路的組成15.2

共發射極放大電路的分析15.4

射極輸出器15.6

互補對稱功率放大電路15.7

場效應管及其放大電路15.3

靜態工作點的穩定15.5

差分放大電路本章要求：1.理解單管交流放大電路的電壓放大作用和共發射極、共集電極放大電路的性能特點。2.會計算共發射極、共集電極放大電路的靜態工作點、電壓放大倍數、輸入電阻，共發射級放大電路的輸出電阻。3.了解放大電路的非線性失真、頻率特性、頻率失真、多級放大的概念。了解差動放大電路的性能特點。

放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。放大的實質:

用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉化成大信號能量輸出。

對放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術指標。本章主要討論電壓放大電路。15.1

共發射極放大電路的組成1共發射極基本放大電路組成共發射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1共發射極放大電路的組成2基本放大電路各元件作用晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結反偏,發射結正偏,使晶體管工作在放大區。基極電源EB與基極電阻RB--使發射結處于正偏，并提供大小適當的基極電流。共發射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1共發射極放大電路的組成2基本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉變為變化的電壓。共發射極基本電路耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯系，同時使信號順利輸入、輸出。信號源負載ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE15.1共發射極放大電路的組成單電源供電時常用的畫法+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE共發射極基本電路3共射放大電路的電壓放大作用uBEtiBtiCtUBEIBICUCE無輸入信號(ui

=0)時:uo

=0uC1=UBEuC2=UCEuCEt+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuituotuBEtUBEtiBIBuCEtUCE無輸入信號(ui

=0)時:

uo

=0uC1=UBEuC2=UCE？有輸入信號(ui

≠0)時

uCE

=UCC－iC

RC

uo

0uC1

UBEuC2UCEiCtIC3

共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE結論：1）無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)和(IC、UCE)分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點稱為靜態工作點。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC2)加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發生了變化，都在直流量的基礎上疊加了一個交流量，但方向始終不變。iCtiCtIC+集電極電流直流分量交流分量靜態分析動態分析iCtic3)若參數選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°,即共發射極電路具有反相作用。uituot實現放大的條件1）晶體管必須工作在放大區。發射結正偏，集電結反偏。2）正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。3）輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。4）輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容耦合只輸出交流信號。直流通路和交流通路因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無交流信號時電流（直流電流）的通路，用來計算靜態工作點。交流通路：有交流信號時交流分量（變化量）的通路，用來計算電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等動態參數。例：畫出下面放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計算靜態工作點Q(IB

、IC

、UCE)對直流信號電容C可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略電源的內阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。+UCCRBRCC1C2RLuo+–esRS+–短路短路對地短路RBRCuiuoRLRSes++–+––交流通路用來計算電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等動態參數。靜態：放大電路無信號輸入（ui

=0）時的工作狀態。15.2.1

放大電路的靜態分析分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設置Q點的目的：

1)使放大電路不失真的放大信號；

2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態，靜態是動態的基礎。——靜態工作點Q：IB、IC、UCE

。靜態分析：確定放大電路的靜態值。15.2

共發射極放大電路的分析1

用估算法確定靜態值1)

直流通路估算IB根據電流放大作用2)

由直流通路估算UCE、IC當UBE<<UCC時，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例1：用估算法計算靜態工作點。已知：UCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法計算圖示電路的靜態工作點。+UCC由例1、例2可知，當電路不同時，計算靜態值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：RBRCT++–UBEUCE–ICIBIE2

用圖解法確定靜態值用作圖的方法確定靜態值步驟：

1.用估算法確定IB優點：

能直觀地分析和了解靜態值的變化對放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC和UCEUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT+UCE–IC2

用圖解法確定靜態值直流負載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點15.2.2

動態分析動態：放大電路有信號輸入（ui

0）時的工作狀態。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動態分析:

計算電壓放大倍數Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、

ri、

ro與電路參數的關系，為設計打基礎。1微變等效電路法

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。IBUBE當信號很小時，在靜態工作點附近的輸入特性在小范圍內可近似線性化。（1）晶體管的微變等效電路UBEIB對于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。1微變等效電路法1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關系。2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性工作區是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關系。一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-（1）晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。（2）

放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。RBRCuiuoRL++--RSeS+-ibicBCEiiibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路分析時假設輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS微變等效電路（2）

放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。（3）電壓放大倍數的計算當放大電路輸出端開路(未接RL)時，放大倍數與靜態IE有關。負載電阻愈小，放大倍數愈小。式中的負號表示輸出電壓的相位相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS（3）電壓放大倍數的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：

由例1、例2可知，當電路不同時，計算電壓放大倍數Au

的公式也不同。要根據微變等效電路找出

ui與ib的關系、uo與ic

的關系。（4）放大電路輸入電阻的計算放大電路對信號源(或對前級放大電路)來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：輸入電阻是對交流信號而言的，是動態電阻。+-信號源Au放大電路+-放大電路信號源+-輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSrbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：（5）

放大電路輸出電阻的計算放大電路對負載(或對后級放大電路)來說，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動態電阻，與負載無關。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數。電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點：

1.放大倍數高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例1：求ro的步驟：1)

斷開RL，求開路電壓2)求短路電流3)求Ro15.2.3

非線性失真：如果Q設置不合適，管子進入截止區或飽和區，將造成非線性失真。

如果Q設置過高，管子工作進入飽和區，造成飽和失真，減小基極電流可消除失真。

如果Q設置過低，管子工作進入截止區，造成截止失真，增加基極電流可消除失真。如果Q設置合適，信號幅值過大也可產生失真，減小信號幅值可消除失真。15.3

靜態工作點的穩定

合理設置靜態工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態工作點常因外界條件的變化而發生變動。前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下，將引起靜態工作點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。15.3.1溫度變化對靜態工作點的影響在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，UBE、、ICBO

。

上式表明，當UCC和

RB一定時，IC與UBE、

以及

ICEO

有關，而這三個參數隨溫度而變化。溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移。iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的工作點Q點是不穩定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩定。結論：

當溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移，容易使晶體管T進入飽和區造成飽和失真。15.3.2分壓式偏置電路1.穩定Q點的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。10.3.2分壓式偏置電路1、穩定Q點的原理VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–在估算時一般選取：I2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為十幾千歐到幾十千歐。參數的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–2.靜態工作點的計算估算法:VBVERB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.動態分析對交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–旁路電容去掉CE后的微變等效電路短路對地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小ri

提高ro不變分壓式偏置電路例1:在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7KΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態工作點IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、r0及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2【解】(1)由直流通路求靜態工作點。RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB直流通路(2)由微變等效電路求Au、ri

、

r0。微變等效電路rbeRCRLEBC+-+-+-RSRE115.4

射極輸出器RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS因對交流信號而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發射極輸出，所以又稱射極輸出器。求Q點：15.4.1靜態分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICesRB+UCCC1C2RERLui+–uo++++–RS–10.4.2動態分析1.

電壓放大倍數

電壓放大倍數Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故又稱電壓跟隨器。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.

輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。

ri

與負載有關rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE3.

輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1.

電壓放大倍數小于1，約等于1;2.

輸入電阻高；3.

輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。射極輸出器的應用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。

1.

因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號源負擔。

2.

因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能力。3.

利用ri大、rO小以及Au1的特點，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。例1:.在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V,信號源內阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態工作點IB、IE及UCE；(2)

畫出微變等效電路；(3)

Au、ri

和r0。esRB+UCCC1C2RERLui+–uo++++–RS–【解】(1)由直流通路求靜態工作點。+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC(2)由微變等效電路求Au、

ri

、

r0。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發生緩慢變化的現象。uot0產生的原因：晶體管參數隨溫度變化、電源電壓波動、電路元件參數的變化。危害：直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。15.5

差分放大電路15.5.1差分放大電路的工作情況電路結構對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數值都相等。差動放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個輸入、兩個輸出兩管靜態工作點相同1.零點漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態時，ui1

=

ui2

=0當溫度升高時ICVC（兩管變化量相等）對稱差動放大電路對兩管所產生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時的工作情況兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。1)

共模信號

ui1=ui2

大小相等、極性相同差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2共模信號需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，2)差模信號

ui1=–ui2

大小相等、極性相反差模信號是有用信號uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即對差模信號有放大能力。3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號差模信號放大器只放大兩個輸入信號的差值信號—差動放大電路。這種輸入常作為比較放大來應用，在自動控制系統中是常見的。（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。差模放大倍數共模放大倍數

KCMRR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。3.共模抑制比共模抑制比

若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對稱，則Ac0，實際輸出電壓

uo

=Acuic

+

Ad

uid

即共模信號對輸出有影響。15.5.2典型差動放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：穩定靜態工作點，限制每個管子的漂移。EE：用于補償RE上的壓降，以獲得合適的工作點。15.6互補對稱功率放大電路10.6.1

對功率放大電路的基本要求

功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動負載工作。例如使揚聲器發聲、繼電器動作、儀表指針偏轉、電動機旋轉等。1.在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。2.由于功率較大，就要求提高效率。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態甲類工作狀態晶體管在輸入信號的整個周期都導通靜態IC較大，波形好，管耗大效率低乙類工作狀態晶體管只在輸入信號的半個周期內導通，靜態IC=0，波形嚴重失真，管耗小效率高甲乙類工作狀態晶體管導通的時間大于半個周期，靜態IC0，一般功放常采用15.6.2

互補對稱放大電路互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器（OutputTransformerless

）電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容（OutputCapacitorless）電路，簡稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電。1.

OTL電路1)

特點T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。2)靜態時，

IC10，IC20RLuiT1T2+UCCCAuo++-+-OTL原理電路電容兩端的電壓3)動態時設輸入端在UCC/2

直流基礎上加入正弦信號。T1導通、T2截止；同時給電容充電T2導通、T1截止；電容放電，相當于電源若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。ic1ic2RLuiT1T2Auo+-+-交流通路uo

4)交越失真uit當輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現的失真稱為交越失真。

交越失真產生的原因由于晶體管特性存在非線性，

ui

<死區電壓晶體管導通不好。uot交越失真采用各種電路以產生適當的偏置電流，使靜態工作點稍高于截止點，即工作于甲乙類狀態。克服交越失真的措施動態時，設ui

加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進一步提高，進入良好的導通狀態。負半周T1截止，T2基極電位進一步降低，進入良好的導通狀態。靜態時T1、T2

兩管發射結電壓分別為二極管D1、D2的正向導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態。5)克服交越失真的電路R1RLuiT1T2+UCCCAuo++-+-R2D1D2在輸出功率較大時常采用復合管復合管的構成ic1=

1

ib1,ic2=2ib2

=2(1+1)ib1,ic

=ic1+ic2

=[1+2(1+1)]

ib.方式1ib2=ie1=(1+1)ib1,CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPNib=ib1,復合管的電流放大系數12復合管的類型與復合管中第一只管子的類型相同方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNPOTL準互補對稱放大電路

3.R8和R9

的作用?

1.R4、D1、D2的作用？

2.T1和T3

、T2和T4

構成什么工作方式？思考ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++

4.R6和R7

的作用?OTL準互補對稱放大電路

3.R8和R9

的作用?

1.R4、D1、D2的作用？

2.T1和T3

、T2和T4

構成什么工作方式？ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++

4.R6和R7

的作用?避免產生交越失真構成復合管引入電流負反饋，使電路工作穩定。分流T1、T2的ICEO，提高溫度穩定性。2.OCL電路特點：雙電源供電、輸出無電容器。靜態時：ui

=0V,iC10，iC20uo=0V。動態時：T1導通，T2截止ui

>0VT2導通，T1截止ui

<0Vic1ic2uiuo+–UCCT1T2+UCCRL–uoOCL原理電路16.11

場效應管及其放大電路場效應晶體管是利用電場效應來控制電流的一種半導體器件，即是電壓控制元件。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩定性好。結型場效應管按結構不同場效應管有兩種:絕緣柵型場效應管本節僅介紹絕緣柵型場效應管按工作狀態可分為：增強型和耗盡型兩類每類又有N溝道和P溝道之分16.11.1

絕緣柵場效應管漏極D柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱絕緣柵型場效應管。金屬電極1)N溝道增強型管的結構柵極G源極S1.增強型絕緣柵場效應管SiO2絕緣層P型硅襯底

高摻雜N區GSD符號：由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達1014。漏極D金屬電極柵極G源極SSiO2絕緣層P型硅襯底

高摻雜N區由于金屬柵極和半導體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬-氧化物-半導體場效應管，簡稱MOS場效應管。2）N溝道增強型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+–UGSED+–

由結構圖可見，N+型漏區和N+型源區之間被P型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個背靠背的PN結。

當柵源電壓UGS=0時，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個PN結是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。SD2）N溝道增強型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+–UGSED+–

當UGS>0時，P型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，填補空穴形成負離子的耗盡層；N型導電溝道在漏極電源的作用下將產生漏極電流ID，管子導通。當UGS>UGS（th）時，將出現N型導電溝道，將D-S連接起來。UGS愈高，導電溝道愈寬。2）N溝道增強型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+–UGSED+–N型導電溝道當UGS

UGS(th）后，場效應管才形成導電溝道，開始導通，若漏–源之間加上一定的電壓UDS，則有漏極電流ID產生。在一定的UDS下漏極電流ID的大小與柵源電壓UGS有關。所以，場效應管是一種電壓控制電流的器件。在一定的漏–源電壓UDS下，使管子由不導通變為導通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th）。3）特性曲線有導電溝道轉移特性曲線無導電溝道ID/mAUDS/V0UGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V漏極特性曲線可變電阻區恒流區截止區開啟電壓UGS(th）UDSUGS/N型襯底P+P+GSD符號：結構4)P溝道增強型SiO2絕緣層加電壓才形成

P型導電溝道增強型場效應管只有當UGS

UGS(th）時才形成導電溝道。結構2.

耗盡型絕緣柵場效應管GSD符號：SiO2絕緣層中摻有正離子預埋了N型導電溝道如果MOS管在制造時導電溝道就已形成，稱為耗盡型場效應管。1)N溝道耗盡型管2.

耗盡型絕緣柵場效應管由于耗盡型場效應管預埋了導電溝道，所以在UGS=0時，若漏–源之間加上一定的電壓UDS，也會有漏極電流ID產生。當UGS>0時，使導電溝道變寬，ID增大；當UGS<0時，使導電溝道變窄，ID減小；UGS負值愈高，溝道愈窄，ID就愈小。當UGS達到一定負值時，N型導電溝道消失，ID=0，稱為場效應管處于夾斷狀態（即截止）。這時的UGS稱為夾斷電壓，用UGS(off）表示。

這時的漏極電流用IDSS表示，稱為飽和漏極電流。2)耗盡型N溝道MOS管的特性曲線夾斷電壓耗盡型的MOS管UGS=0時就有導電溝道，加反向電壓到一定值時才能夾斷。UGS(off)轉移特性曲線0ID/mA

UGS/V-1-2-348121612UDS=常數UDSUGS=0UGS<0UGS>0漏極特性曲線0ID/mA16201248121648IDSS2.

耗盡型絕緣柵場效應管3)P溝道耗盡型管N型襯底P+結構P+符號：GSD預埋了P型導電溝道SiO2絕緣層中摻有負離子耗盡型GSDGSD增強型N溝道P溝道GSDGSDN溝道P溝道G、S之間加一定電壓才形成導電溝道在制造時就具有原始導電溝道3.場效應管的主要參數1)開啟電壓UGS(th)：是增強型MOS管的參數2)夾斷電壓UGS(off)：3)飽和漏電流IDSS：是結型和耗盡型MOS管的參數4)低頻跨導gm：表示柵源電壓對漏極電流的控制能力極限參數：最大漏極電流、耗散功率、擊穿電壓。場效應管與晶體管的比較雙極型三極管單極型場效應管電流控制電壓控制控制方式電子和空穴兩種載流子同時參與導電載流子電子或空穴中一種載流子參與導電類型

NPN和PNPN溝道和P溝道放大參數

rce很高

rds很高

輸出電阻輸入電阻較低較高熱穩定性