數電場效應晶體管及其放大電路第1頁，課件共28頁，創作于2023年2月§1場效應晶體管場效應晶體管是電壓控制元件，它的輸出電流決定于輸入端電壓的大小，基本上不需要信號源提供電流，它的輸入電阻很高，可高達109～1014。場效應晶體管的外形與普通晶體管相似，但二者控制特性卻截然不同。普通晶體管是電流控制元件，通過控制基極電流達到控制集電極電流或發射極電流的目的，信號源必須提供一定的電流才能工作，它的輸入電阻低，約為102～104。第2頁，課件共28頁，創作于2023年2月場效應晶體管結型場效應管絕緣柵場效應管增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道場效應晶體管的分類：第3頁，課件共28頁，創作于2023年2月1.1結構示意圖1增強型絕緣柵場效應管N溝道N+N+P型硅襯底源極S漏極D柵極GSiO2絕緣層P溝道P+P+N型硅襯底源極S漏極D柵極GSiO2絕緣層注意：柵極和其它電極及襯底之間是絕緣的，所以稱為絕緣柵場效應管，或稱MetalOxideSemiconductor，簡稱MOS場效應管。由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，柵源電阻（輸入電阻）RGS很高，最高可達1014。第4頁，課件共28頁，創作于2023年2月N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-當UGS=0時相當于兩個反接的PN結ID=01.2工作原理（以N溝道為例說明）第5頁，課件共28頁，創作于2023年2月N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID垂直于襯底表面產生電場電場吸引襯底中電子到表層電子填補空穴形成負空間電荷區當UGS>0時第6頁，課件共28頁，創作于2023年2月N溝道溝通源區與漏區與襯底間被耗盡層絕緣耗盡層N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID第7頁，課件共28頁，創作于2023年2月N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID導電溝道形成后，UDS越大，ID越大。UGS越大，電場越強，溝道越寬，溝道等效電阻越小。第8頁，課件共28頁，創作于2023年2月1.3特性曲線轉移特性曲線開啟電壓：當UGS<UGS(th)時，導電溝道還沒有形成，ID≈0；當UGS>UGS(th)時，導電溝道已形成，隨著UGS的增大，ID也增大。IDUGSOUGS(th)無溝道有溝道第9頁，課件共28頁，創作于2023年2月輸出特性曲線IDUDSUGS=1V2V3V4V第10頁，課件共28頁，創作于2023年2月2耗盡型絕緣柵場效應管1.1結構特點（以N溝道為例）N+N+P型硅襯底源極S漏極D柵極GSiO2絕緣層在制造管子時，即在SiO2絕緣層中摻入大量正離子，因而在兩個N+區之間感應出許多電子，形成原始導電溝道。第11頁，課件共28頁，創作于2023年2月+-UGS●UDS+-IDN+N+P型硅襯底SDG由于有原始導電溝道的存在，當UGS=0時，在UDS的作用下，也會有電流ID。1.2工作特點第12頁，課件共28頁，創作于2023年2月N+N+P型硅襯底SDG+-UGS●UDS+-ID當UGS>0時，UGS越大，導電溝道越寬，等效電阻越小，在同樣的UDS作用下，ID也就越大。第13頁，課件共28頁，創作于2023年2月當UGS<0時，UGS負值越大，導電溝道越窄，等效電阻越大，在同樣的UDS作用下，ID也就越小。N+N+P型硅襯底SDG-+UGS●UDS+-ID第14頁，課件共28頁，創作于2023年2月N+N+P型硅襯底SDG-+UGS●UDS+-ID當UGS小于某一負值時，導電溝道被夾斷，這時不管UDS為多大，ID=0。第15頁，課件共28頁，創作于2023年2月1.3特性曲線轉移特性曲線夾斷電壓：當UGS<UGS(off)時，導電溝道被夾斷，ID≈0；當UGS>UGS(off)時，隨著UGS的增大，ID也增大。IDUGSO無溝道有溝道UGS(off)IDSS漏極飽和電流第16頁，課件共28頁，創作于2023年2月輸出特性曲線IDUDSUGS=-2V-1V0V1V第17頁，課件共28頁，創作于2023年2月3電路符號GSDN溝道增強型GSDP溝道耗盡型GSDN溝道耗盡型GSDP溝道增強型第18頁，課件共28頁，創作于2023年2月4主要參數參數符號漏極飽和電流IDSS(V)柵源夾斷電壓UGS(off)(V)開啟電壓UGS(th)(V)柵源絕緣電阻（輸入電阻）RGS()共源小信號低頻跨導gm(A/V)最高漏源電壓UDS(BR)(V)最高柵源電壓UGS(BR)(V)最大耗散功率PDM(mV)PD=UDSID第19頁，課件共28頁，創作于2023年2月共源小信號低頻跨導：gm(A/V、mA/V)

gm表征場效應管UGS對ID控制能力的大小，也表明場效應管是電壓控制元件。特別說明第20頁，課件共28頁，創作于2023年2月雙極性晶體管場效應管類型NPN型或PNP型N溝道或P溝道載流子（電子、空穴）兩種載流子同時參與導電只有一種載流子參與導電控制方式電流控制電壓控制放大參數=20～100gm=1～5(mA/V)輸入電阻102～104107～1014輸出電阻rce很高rds很高熱穩定性差差好制造工藝較復雜簡單、成本低對應極基極—柵極、發射極—源極、集電極—漏極場效應管與雙極性晶體管的比較第21頁，課件共28頁，創作于2023年2月§2場效應晶體管放大電路（共源極接法的分壓式偏置放大電路）場效應管放大電路具有很高的輸入電阻，因此適用于高內阻信號源的放大，通常用在多級放大電路的輸入級。RG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCS第22頁，課件共28頁，創作于2023年2月T—場效應管，電壓控制元件，用柵源電壓控制漏極電流。RD—漏極負載電阻，獲得隨ui變化的輸出電壓。RSS—源極電阻，穩定工作點。RG1、RG1—分壓偏置電阻，與RSS配合獲得合適的偏壓UGS。CS—旁路電容。C1、C1—耦合電容。UDD—直流電源，提供能量。RG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCS第23頁，課件共28頁，創作于2023年2月柵極電位源極電位柵源電壓對N溝道耗盡型：通常使UGS<0對N溝道增強型：應使UGS>0設則RG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCS1靜態分析第24頁，課件共28頁，創作于2023年2月2動態分析交流通路RG1TRSuSui+-uoRLRG2RDugsidGSDRG1TRSuSC1C2RDui+-++uoRL+UDDRG2RSSCS第25頁，課件共28頁，創作于2023年2月RG1TRSuSui+-uoRLRG2RDugsidGSDRG1RSuS