场效应管PPT讲稿.ppt

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1、场效应管场效应管第1页，共43页，编辑于2022年，星期六4.1结型场效应管结型场效应管根据结构的不同，场效应管可分为两大类：结根据结构的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管和金属型场效应管和金属氧化物氧化物半导体场效应管。半导体场效应管。4.1.1结型场效应管结构结型场效应管结构结型场效应管（简称结型场效应管（简称JFET）有）有N沟道和沟道和P沟道两沟道两种结构形式。种结构形式。N沟道沟道JFET是在一块是在一块N型半导体材料的两侧进行型半导体材料的两侧进行高浓度扩散形成两个高浓度扩散形成两个P区（记作区（记作P+）构成两个）构成两个PN结，将这两个结，将这两个P区连在一起引出一个电极

2、，称为栅区连在一起引出一个电极，称为栅极（极（g），在），在N型半导体的两端各引出一个电极，型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极（分别称为源极（s）和漏极（）和漏极（d），中间的），中间的N区为电区为电流流通的路径，称为导电沟道。流流通的路径，称为导电沟道。第2页，共43页，编辑于2022年，星期六4.1结型场效应管结型场效应管如在如在P型半导体材料两侧各制作一个高浓度的型半导体材料两侧各制作一个高浓度的N区，区，便可形成一个便可形成一个P沟道沟道JFET。它们符号如图，图中箭头所示方向为它们符号如图，图中箭头所示方向为PN结的方向。结的方向。P沟道沟道JFETN沟道沟道JFET第3页，

3、共43页，编辑于2022年，星期六4.1.2工作原理工作原理下面以下面以N沟道结型场效应管为例讨论其工作原理。沟道结型场效应管为例讨论其工作原理。当当N沟道结型场效应管处在放大状态时，在栅、沟道结型场效应管处在放大状态时，在栅、源极之间加反向电压源极之间加反向电压UGS，栅极电流，栅极电流IG0，场效，场效应管呈现高达应管呈现高达107以上的输入电阻。以上的输入电阻。而在漏、源极之间加正向电压而在漏、源极之间加正向电压UDS，使，使N沟道中的沟道中的多数载流子多数载流子(电子电子)在电场作用下由源极向漏极运在电场作用下由源极向漏极运动，形成电流动，形成电流ID。ID的大小受的大小受UGS控制。

4、控制。因此，讨论结型场效应管的工作原理就是讨论因此，讨论结型场效应管的工作原理就是讨论UGS对对ID的控制作用和的控制作用和UDS对对ID的影响。的影响。第4页，共43页，编辑于2022年，星期六1.UGS对导电沟道对导电沟道ID的控制作用的控制作用改变电压改变电压UGS，就可改变沟道电阻值的大小。若，就可改变沟道电阻值的大小。若加正向电压加正向电压UDS，则改变电压，则改变电压UGS就可改变电流就可改变电流ID。当当|UGS|，沟道电阻，沟道电阻 ，ID；反之，；反之，ID 。利用电压利用电压UGS产生的电场来控制导电沟道电流产生的电场来控制导电沟道电流ID ，这就是结型场效应管的工作原理。

5、，这就是结型场效应管的工作原理。第5页，共43页，编辑于2022年，星期六1.UGS对导电沟道对导电沟道ID的控制作用的控制作用第6页，共43页，编辑于2022年，星期六2.UDS对导电沟道对导电沟道ID的影响的影响当当u uGSGS负向电压的数值小于负向电压的数值小于U Up p某值时，某值时，iD随随uDS变化。变化。设设u uDSDS为零时，为零时，i iD D显然为零。显然为零。当当u uDSDS正向电压逐渐增加时，沟道电场强度加大，漏极电流正向电压逐渐增加时，沟道电场强度加大，漏极电流i iD D随随u uDSDS升高升高几乎成正比地增大。但是，由于漏极电流几乎成正比地增大。但是，由

6、于漏极电流i iD D沿沟道产生的电压使得沟道沿沟道产生的电压使得沟道上各点与栅极间的电压不再是相等的，漏极处的电压最大，随着电位的上各点与栅极间的电压不再是相等的，漏极处的电压最大，随着电位的降低在源极处的电压最小。所以增加降低在源极处的电压最小。所以增加u uDSDS，又产生了阻碍漏极提高的，又产生了阻碍漏极提高的因素。因素。当当u uDSDS增大到使增大到使|u|uGDGD|等于等于|U|Up p|时，在漏极附近两侧的耗尽层开始合拢于时，在漏极附近两侧的耗尽层开始合拢于1 1点点A A，这种情况称为予夹断，这种情况称为予夹断，i iD D达到了饱和漏极电流达到了饱和漏极电流I IDSSD

7、SS，I IDSSDSS下下标中的第二个标中的第二个S S表示栅源极间短路的意思，此时有表示栅源极间短路的意思，此时有u uGDGD=u=uGSGS-u-uDSDS，若，若u uGSGS=0=0，u uGDGD=-u=-uDSDS=U=Up p。当当u uDSDS再继续增加时，增大电流再继续增加时，增大电流i iD D的作用与阻碍电流的作用与阻碍电流i iD D的作用相平的作用相平衡，衡，i iD D=I=IDSSDSS基本上不随基本上不随u uDSDS增加而上升。增加而上升。u uDSDS增加增加到到U（BR）DS时时，夹断区的耗尽层击穿，夹断区的耗尽层击穿,i,iD D将突然增大将突然增大

8、 。第7页，共43页，编辑于2022年，星期六2.UDS对导电沟道对导电沟道ID的影响的影响第8页，共43页，编辑于2022年，星期六2.UDS对导电沟道对导电沟道ID的影响的影响当当u uGSGS=0时，时，iD随随uDS变化的曲线如图变化的曲线如图(a)所示所示。改改变变电电压压uGS可可得得一一族族曲曲线线，iD=f(uDS)|uGS=常常数数称称为为输输出出特特性性特特性性曲线，如图曲线，如图(b)所示。所示。由由于于每每个个管管子子的的Up为为一一定定值值，因因此此，预预夹夹断断点点随随uGS改改变变而而变变化化，它在输出特性上的轨迹如图（它在输出特性上的轨迹如图（b）中左边虚线所示

9、。）中左边虚线所示。第9页，共43页，编辑于2022年，星期六结型场效应管结型场效应管的的结论：结论：（1）栅栅、源源之之间间的的PN结结是是反反向向偏偏置置的的，因因此此，其其iG0，输入电阻很高。，输入电阻很高。（2）iD受受uGS控制，是电压控制电流器件。控制，是电压控制电流器件。（3）预预夹夹断断前前，iD与与uDS呈呈近近似似线线性性关关系系；预预夹夹断后，断后，iD趋于饱和。趋于饱和。P沟沟道道结结型型场场效效应应管管的的工工作作原原理理与与N沟沟道道相相对对应应。用用于于放放大大时时，使使用用电电源源电电压压极极性性与与N沟沟道道结结型型场场效效应管的正好相反。应管的正好相反。第

10、10页，共43页，编辑于2022年，星期六4.1.3特性曲线特性曲线 结型场效应管的特性曲线包括输出特性曲线和转移特性曲线两种。结型场效应管的特性曲线包括输出特性曲线和转移特性曲线两种。1.1.输出特性曲线的四个区输出特性曲线的四个区 可可变变电电阻阻区区（非非饱饱和和区区）：该该区区的的特特点点是是当当u uDSDS增增加加时时，i iD D随随u uDSDS线线性增加，性增加，u uGSGS不同时，不同时，i iD D增加的斜率不同。增加的斜率不同。恒恒流流区区（饱饱和和区区）：该该区区的的特特点点是是i iD D的的大大小小受受u uGSGS的的控控制制，而而与与u uDSDS的的大大小

11、小基基本本无无关关。场场效效应应管管在在作作放放大大器器使使用用时时一一般般工工作作在在此此区区域域，所以该区也称为线性放大区。所以该区也称为线性放大区。击击穿穿区区：该该区区的的特特点点是是反反向向偏偏置置的的PNPN结结发发生生雪雪崩崩击击穿穿，i iD D将将突突然然聚聚增增，管管子子不不能能正正常常工工作作，甚甚至至很很快快烧烧毁毁。所所以以，场场效效应应不不允允许工作在这个区域。许工作在这个区域。(4)(4)夹断区夹断区（截止区）：当（截止区）：当|u|uGSGS|U|Up p|时，沟道被夹断，时，沟道被夹断，i iD D00，此区域称为夹断区或截止区，它对应于靠近横轴的部分。此区的

12、特点是此区域称为夹断区或截止区，它对应于靠近横轴的部分。此区的特点是场效应管的漏、源极之间可看作开关断开。场效应管的漏、源极之间可看作开关断开。第11页，共43页，编辑于2022年，星期六2.转移特性曲线转移特性曲线转移特性曲线为转移特性曲线为iD=f(uGS)uDS=常数常数，它反映栅极电压对漏极电，它反映栅极电压对漏极电流的控制作用。转移特性曲线可直接从输出特性上用作图法求出。流的控制作用。转移特性曲线可直接从输出特性上用作图法求出。第12页，共43页，编辑于2022年，星期六2.转移特性曲线转移特性曲线由于在饱和区内，不同由于在饱和区内，不同uDS的转移特性是很接近的，这是因为在的转移特

13、性是很接近的，这是因为在饱和区饱和区iD几乎不随几乎不随uGS而变。因此可用一条转移特性曲线来表示恒而变。因此可用一条转移特性曲线来表示恒流区中的转移特性，使分析得到简化。实验表明，在流区中的转移特性，使分析得到简化。实验表明，在UPuDS0范围内，即在饱和区内，范围内，即在饱和区内，iD随随uGS的增加的增加(负数减少负数减少)近似按平方规律上近似按平方规律上升，因而有升，因而有式中式中IDSS为为uGS=0、uDS增加到使场效应管产生予夹断时的饱和漏极电流。增加到使场效应管产生予夹断时的饱和漏极电流。这样，只要给出这样，只要给出IDSS和和UP就可以把转移特性中的其它点近似计算出就可以把转

14、移特性中的其它点近似计算出来。来。第13页，共43页，编辑于2022年，星期六4.1.4主要参数主要参数夹断电压夹断电压Up饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS最大漏、源电压最大漏、源电压U(BR)DS最大栅、源电压最大栅、源电压U(BR)GS最大耗散功率最大耗散功率PDM直流输入电阻直流输入电阻RGS低频互导低频互导gm当当uDS为某一确定值时，漏极电流的微小变化量与引起它变化为某一确定值时，漏极电流的微小变化量与引起它变化的栅、源电压的微小变化量之比称为的栅、源电压的微小变化量之比称为gm 。gm是表征场效应管放大是表征场效应管放大能力的一个重要参数，单位为能力的一个重要参数，单位为mS。当。

15、当UPuGS0）时，）时，gm的近似估的近似估算公式为算公式为第14页，共43页，编辑于2022年，星期六4.2金属金属氧化物氧化物半导体场效应管半导体场效应管结型场效应管的输入电阻从本质上来说是结型场效应管的输入电阻从本质上来说是PN结的结的反向电阻，反向电阻，PN结反向偏置时总会有一些反向电流结反向偏置时总会有一些反向电流存在，这就限制了输入电阻的进一步提高，在有存在，这就限制了输入电阻的进一步提高，在有些要求更高的场合仍不能满足要求。些要求更高的场合仍不能满足要求。金属金属氧化物氧化物半导体场效应管（简称半导体场效应管（简称MOS场效场效应管）是利用半导体表面的电场效应进行工作的。应管）

16、是利用半导体表面的电场效应进行工作的。由于它的栅极处于不导电由于它的栅极处于不导电(绝缘绝缘)状态，因而具有更状态，因而具有更高的输入电阻，也由此得名为绝缘栅场效应管。高的输入电阻，也由此得名为绝缘栅场效应管。MOSMOS场效应管也可分为场效应管也可分为N N沟道和沟道和P P沟道两类，但工作沟道两类，但工作原理相似，每一类又分为增强型和耗尽型两种。原理相似，每一类又分为增强型和耗尽型两种。第15页，共43页，编辑于2022年，星期六4.2.1N沟道沟道增强型增强型MOS场效应管场效应管基本结构基本结构衬底为衬底为P P型硅片，掺杂浓度较低；型硅片，掺杂浓度较低；利用扩散法扩散两个相距很近的高

17、掺利用扩散法扩散两个相距很近的高掺杂杂N N型区，并安置型区，并安置2 2个电极：源极个电极：源极s s 和漏极和漏极d d；在硅片表面生成一层很薄的二氧在硅片表面生成一层很薄的二氧化硅绝缘层，并在两个化硅绝缘层，并在两个N N 型区之型区之间的二氧化硅的表面安置间的二氧化硅的表面安置电极：漏漏极极d d。栅极与源极栅极与源极 、漏极之间是绝缘的，、漏极之间是绝缘的，所以称为绝缘栅场效应管；所以称为绝缘栅场效应管；漏极和源极之间形成两个背靠背漏极和源极之间形成两个背靠背的的PNPN结；结；第16页，共43页，编辑于2022年，星期六2.工作原理工作原理 场效应管工作时，通常将其衬底与场效应管工

18、作时，通常将其衬底与s连在一起，在连在一起，在d与与s之间接入适当大小的正向电压之间接入适当大小的正向电压uDS，利用电压，利用电压uGS的大小，来控制漏极电流的大小，来控制漏极电流iD的大小。的大小。1）当）当UGS=0时，不论时，不论所加电压所加电压UDS的极性的极性如何，其中总有一个如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，结是反向偏置的，反向电阻很高，则漏反向电阻很高，则漏极电流极电流I D0。两个两个N N 型区与型区与P P型衬底之间形型衬底之间形成耗尽层。成耗尽层。第17页，共43页，编辑于2022年，星期六2.工作原理工作原理2）当栅源极之间加当栅源极之间加正向电压正向电压UGS(

19、见图见图b)，在，在UGS的作用的作用下，产生了垂直于下，产生了垂直于衬底表面的电场，衬底表面的电场，P型硅中少数载流型硅中少数载流子（自由电子）被子（自由电子）被吸到表面层填补空吸到表面层填补空穴形成负离子的耗穴形成负离子的耗尽层。尽层。第18页，共43页，编辑于2022年，星期六2.工作原理工作原理3）当栅极与源极之间加正）当栅极与源极之间加正向电压向电压UGS到到一定值一定值（UT）时）时，被吸到表面，被吸到表面层中的自由电子较多，层中的自由电子较多，填补空穴后还有剩余，填补空穴后还有剩余，在表面层中形成一个在表面层中形成一个N型层，型层，由于它的性质与由于它的性质与P型区相反，故称为反

20、型区相反，故称为反型层，型层，它就是沟通源区它就是沟通源区和漏区的和漏区的N型导电沟道，型导电沟道，UT称为开启电压。称为开启电压。第19页，共43页，编辑于2022年，星期六2.工作原理工作原理4）形成导电沟道后，）形成导电沟道后，MOS管即导通，在漏极电管即导通，在漏极电源源U DD的作用下，将产生漏极电流的作用下，将产生漏极电流I D，UGS正正值愈高，导电沟道愈宽，值愈高，导电沟道愈宽，I D愈大。因此，愈大。因此，改变改变UGS的大小（即改变的大小（即改变UGS产生电场的强弱）就能产生电场的强弱）就能有效地控制漏极电流有效地控制漏极电流ID的大小。的大小。外加的外加的UDSDS较小较

21、小时，时，ID D将随将随UDSDS上升迅速增大，由于沟道存在电上升迅速增大，由于沟道存在电位梯度，因此沟道厚度是不均匀的，靠近源端位梯度，因此沟道厚度是不均匀的，靠近源端厚，靠近漏端薄。当厚，靠近漏端薄。当UDSDS增加到使增加到使UGDGD=U=UT T时，沟时，沟道在漏极处附近出现予夹断。随后道在漏极处附近出现予夹断。随后UDSDS继续增加，继续增加，夹断区增长，但夹断区增长，但I D电流电流趋于饱和趋于饱和，基本不变。，基本不变。第20页，共43页，编辑于2022年，星期六2.工作原理工作原理UDS较小较小,ID迅速增大迅速增大 UDS较大出现夹断，较大出现夹断，ID趋于饱和趋于饱和第

22、21页，共43页，编辑于2022年，星期六3.特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程 输出特性曲线输出特性曲线 恒流区转移特性曲线恒流区转移特性曲线 输出特性曲线也可分为可变电阻区输出特性曲线也可分为可变电阻区、恒流区、恒流区、夹断区、夹断区和截止区和截止区。在恒流区内电流方程为在恒流区内电流方程为 式中式中ID0为为uGS=2UT时的时的iD值。值。第22页，共43页，编辑于2022年，星期六4.2.2N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS场效应管场效应管1.结构特点结构特点SiO2绝缘层里掺入大量的正离子，即使不外加栅、绝缘层里掺入大量的正离子，即使不外加栅、源电压，在这些正离子的作用下，源电压，在这

23、些正离子的作用下，P型衬底表面已型衬底表面已经出现反型层，形成导电沟道经出现反型层，形成导电沟道，故，故称为耗尽型称为耗尽型MOS场效应管。场效应管。第23页，共43页，编辑于2022年，星期六2.工作原理工作原理uGS0，导电沟道增宽，导电沟道增宽，iD增大；反之，增大；反之，uGS0，导，导电沟道变窄、电沟道变窄、iD减小。减小。当当uGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，负向增加到某一数值时，导电沟道消失，iD趋趋向于零，管子截止，此时的栅、源电压向于零，管子截止，此时的栅、源电压uGS称为夹断称为夹断电压仍用即电压仍用即UP。这种在一定范围内这种在一定范围内uGS的正、负值均可控制的

24、正、负值均可控制iD的大小的大小的特性是耗尽型的特性是耗尽型MOS场效应管的一个重要特点。场效应管的一个重要特点。第24页，共43页，编辑于2022年，星期六3.特性曲线特性曲线输出特性曲线输出特性曲线 恒流区转移特性曲线恒流区转移特性曲线 第25页，共43页，编辑于2022年，星期六4.2.3P沟道沟道MOS场效应管场效应管P沟沟道道MOS场场效效应应管管与与N沟沟道道MOS场场效效应应管管的的结结构构正正好好对对偶偶，N型型衬衬底底、P型型沟沟道道，所所以以上上面面对对的的N沟沟道道MO场场效效应应管管工工作作原原理理及及特特性性的的分分析析也基本上适用于也基本上适用于P沟道沟道MOS场效

25、应管。场效应管。使使用用时时注注意意各各电电源源电电压压极极性性与与N沟沟道道MOS场场效效应管正好相反。应管正好相反。增增强强型型P沟沟道道MOS场场效效应应管管的的开开启启电电压压UT为为负负值值，耗耗尽尽型型管管制制作作时时在在绝绝缘缘层层中中掺掺入入负负离离子子，其夹断电压其夹断电压UP也为负值。也为负值。第26页，共43页，编辑于2022年，星期六4.2.4MOS场效应管的主要参数场效应管的主要参数耗尽型耗尽型MOS场效应管的主要参数与结型场效应管场效应管的主要参数与结型场效应管完全相同。完全相同。增强型增强型MOS场效应管的主要参数也与结型场效应场效应管的主要参数也与结型场效应管基

26、本相同，只是没有夹断电压这一参数，取代它管基本相同，只是没有夹断电压这一参数，取代它的是开启电压的是开启电压UT。开启电压。开启电压UT是指当是指当uDS为某一固为某一固定值时能产生定值时能产生iD所需的最小所需的最小|uGS|值。值。由于由于MOS场效应管输入电阻极大，使得栅极的感场效应管输入电阻极大，使得栅极的感应电荷不易泄放，极易产生高压，使管子击穿。因应电荷不易泄放，极易产生高压，使管子击穿。因此，当此，当MOS场效应管不使用时，应使其三个电极场效应管不使用时，应使其三个电极短路。短路。MOS场效应管的衬底和源极通常是接在一起的，场效应管的衬底和源极通常是接在一起的，即使分开，也应保证

27、衬底和源极之间的即使分开，也应保证衬底和源极之间的PN结反向结反向偏置，以使管子正常工作。偏置，以使管子正常工作。第27页，共43页，编辑于2022年，星期六4.3场效应管的特点场效应管的特点场场效效应应管管具具有有放放大大作作用用，可可以以组组成成各各种种放放大大电电路，它与双极性晶体管相比，具有如下几个特点路，它与双极性晶体管相比，具有如下几个特点:(1)场场效效应应管管是是一一种种电电压压控控制制器器件件，它它通通过过uGS来来控制控制iD。(2)场场效效应应管管输输入入端端几几乎乎没没有有电电流流，所所以以其其直直流流输输入电阻和交流输入电阻都非常高。入电阻和交流输入电阻都非常高。(3

28、)由由于于场场效效应应管管是是利利用用多多数数载载流流子子导导电电的的，因因此此，与与双双极极性性晶晶体体管管相相比比，具具有有噪噪声声小小、受受幅幅射射的的影影响响小小、热稳定性较好等特性。热稳定性较好等特性。(4)由由于于场场效效应应管管的的结结构构对对称称，有有时时漏漏极极和和源源极极可可以以互互换换使使用用，而而各各项项指指标标基基本本上上不不受受影影响响。对对于于有有的的绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管，制制造造时时源源极极已已和和衬衬底底连连在在一一起起，则则漏极和源极不能互换漏极和源极不能互换第28页，共43页，编辑于2022年，星期六4.3场效应管的特点场效应管的特点(5)场场效效

29、应应管管的的制制造造工工艺艺简简单单，有有利利于于大大规规模模集集成成。特特别别是是MOS电电路路，硅硅片片上上每每个个MOS场场效效应应管管所所占占面面积积是是晶晶体体管管5%，因因此此集集成成度度更更高高，目目前前，大大规规模模和和超大规模集成电路主要由超大规模集成电路主要由MOS电路构成。电路构成。(6)由由于于MOS场场效效应应管管的的输输入入电电阻阻高高，因因此此，由由外外界界静静电电感感应应所所产产生生的的电电荷荷不不易易泄泄漏漏。为为此此，在在存存放放时时，应应将将各各电电极极引引线线短短接接。焊焊接接时时，要要注注意意将将电电烙烙铁铁外外壳壳接接上上可可靠靠地地线线，或或者者在

30、在焊焊接接时时，将将电电烙烙铁铁与与电电源源暂时脱离。暂时脱离。(7)场效应管的互导较小，当组成放大电路时，在场效应管的互导较小，当组成放大电路时，在相同的负载电阻时，电压放大倍数比双极型晶体管低。相同的负载电阻时，电压放大倍数比双极型晶体管低。第29页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管与双极性三极管都具有放大作用，都场效应管与双极性三极管都具有放大作用，都存在着的三个极，其对应关系为：栅极存在着的三个极，其对应关系为：栅极g对应基极对应基极b；源极；源极s对应发射极对应发射极e；漏极；漏极d对应集电极对应集电极c。所以根。所以根据双极性三极管放

31、大电路的三种不同组态，可组成据双极性三极管放大电路的三种不同组态，可组成相应的场效应管放大电路。但由于两种放大器件各相应的场效应管放大电路。但由于两种放大器件各自的特点，故不能将双极性三极管放大电路的三极自的特点，故不能将双极性三极管放大电路的三极管，简单地用场效应管取代，管，简单地用场效应管取代，第30页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4.1场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路 场效应管是电压控制器件，要建立合适的静态场效应管是电压控制器件，要建立合适的静态工作点工作点Q，需要有合适的栅极电压，避免输出波形，需要有合适的栅极电压，避免输出波形产生严重的非线性失真。通常偏置的形

32、式有两种。产生严重的非线性失真。通常偏置的形式有两种。1.自偏压电路自偏压电路 自偏压电路适用于自偏压电路适用于 结型场效应管或耗尽型结型场效应管或耗尽型 场效应管，场效应管，与与晶体管的晶体管的 射极偏置电路相似。射极偏置电路相似。第31页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4.1场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路因因Rg上没有压降，上没有压降，IG0，所以，所以s极直流电位与地相极直流电位与地相等。等。依靠电流依靠电流ID在在R上的电压降，使电路自行提供栅极上的电压降，使电路自行提供栅极偏压偏压UGS=-IDR。UGS=-IDR称为自偏压电路的偏置称为自偏压电路的偏置线方程。

33、线方程。为减少为减少R对放大倍数的影响，对放大倍数的影响，在在R两端同样也并联一个足两端同样也并联一个足够大的旁路电容够大的旁路电容C，称为源，称为源极旁路电容。极旁路电容。第32页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4.1场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路2.分压式偏置电路分压式偏置电路栅极电压栅极电压UGRg2UDD(Rgl+Rg2)电阻电阻R上的压降上的压降US=IDR静态时栅源电压为静态时栅源电压为UGS=UG-US=-(-(IDR-Rg2UDD/(Rg1+Rg2)上上式式称称为为分分压压式式偏偏置置电电路路的的偏偏置置线线方方程程。这这种种偏偏压压电电路路适适用用于于增

34、强型管子的电路。增强型管子的电路。第33页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4.2静态分析静态分析 对场效应管放大电路的静态分析一般可采用对场效应管放大电路的静态分析一般可采用图解法和公式计算法。图解法的原理和晶体管相图解法和公式计算法。图解法的原理和晶体管相似。下面讨论用公式进行计算以确定似。下面讨论用公式进行计算以确定Q点。点。利用转移特性近似计算公式，在利用转移特性近似计算公式，在UPUGS0条件条件下得到下得到ID和和UGS的关系的关系：ID=IDSS(1-UGS/UP)2。与偏置线方程联立求解与偏置线方程联立求解，即可得到电路的静态值，即可得到电路的静态值ID和和UGS。第34

35、页，共43页，编辑于2022年，星期六 例例1电路参数如图所示，场效应管的电路参数如图所示，场效应管的UP-1V，IDSS0.5mA，试确定，试确定Q点。点。解：解：由近似计算公式由近似计算公式得得ID=IDSS(1-UGS/UP)2mAID=0.5(1+UGS)2(1)由偏置线方程得由偏置线方程得 UGS=-(IDR-Rg2UDD/(Rg1+Rg2)V)VUGS=0.4-2ID (2)联立联立(1)(2)式式求解求解 I ID D(0.950.64)mA(0.950.64)mA UGS=-(1.51.28)V=-(1.51.28)V因因UPUGS0，取，取UGSQ=-0.22VIDQ=0.3

36、1mA第35页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4.3场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路 如果输入信号很小，场效应管工作在线性放大如果输入信号很小，场效应管工作在线性放大区区(即输出特性中的恒流区即输出特性中的恒流区)时，和晶体管一样，可时，和晶体管一样，可用微变等效电路来进行动态分析。用微变等效电路来进行动态分析。共源极接法共源极接法中、低频微变等效电路中、低频微变等效电路高频微变等效电路高频微变等效电路gm虽然是动态参数，其大虽然是动态参数，其大小与静态工作点有关。小与静态工作点有关。第36页，共43页，编辑于2022年，星期六4.4.4动态分析动态分析1.共源极放大电路共

37、源极放大电路本节主要讨论中频动态分析本节主要讨论中频动态分析 共源极电路共源极电路 微变等效电路微变等效电路 第37页，共43页，编辑于2022年，星期六(1)电压放大倍数电压放大倍数第38页，共43页，编辑于2022年，星期六(2)输入和输出电阻输入和输出电阻由输入端看由输入端看ri=Ui/Ii=Rg3+Rg1/Rg2由输由输出出端看端看ro=Uo/Io Ui=0=Rd第39页，共43页，编辑于2022年，星期六2.2.共漏极放大器共漏极放大器(源极输出器源极输出器)(1)电压放大倍数电压放大倍数RL=R/RL当当gmRL1，A1(2)(2)输入电阻输入电阻 r ri i=Rg3+Rg1/R

38、g2第40页，共43页，编辑于2022年，星期六(3)输出电阻输出电阻由输由输出出端看端看ro=UT/IT Ui=0 UT=-gmUgsIT=UT/R-gmUgs=-gmUgs(1/R+gm)ro=1/(1/R+gm)=R/(1/gm)第41页，共43页，编辑于2022年，星期六小结小结1.场效应管是除双极型晶体管之外的另一种常用场效应管是除双极型晶体管之外的另一种常用半导体器件。与晶体管相比，二者不同之处在于：半导体器件。与晶体管相比，二者不同之处在于：晶体管是电流控制器件，有两种载流子参与导电，晶体管是电流控制器件，有两种载流子参与导电，属于双极型器件；而场效应管属于单极型器件，只属于双极

39、型器件；而场效应管属于单极型器件，只依靠一种载流参与导电，是电压控制器件，即用栅依靠一种载流参与导电，是电压控制器件，即用栅极电压极电压UGS去控制输出电流去控制输出电流ID，其电压控制作用表，其电压控制作用表现为现为ID=gmUGS。2.虽然场效应管和晶体管这两种器件的控制原理虽然场效应管和晶体管这两种器件的控制原理有所不同，但通过类比可发现，将晶体管的三个极有所不同，但通过类比可发现，将晶体管的三个极b、e、c与场效应管的三个极与场效应管的三个极g、s、d相对应，就能相对应，就能得到形式极为相似的场效应管放大电路。得到形式极为相似的场效应管放大电路。第42页，共43页，编辑于2022年，星

40、期六小结小结3.在场效应管放大电路中，在场效应管放大电路中，UDS的极性决定于沟道的极性决定于沟道性质，性质，N(沟道沟道)为正，为正，P(沟道沟道)为负；不同类型的场为负；不同类型的场效应管，对偏置电压的极性有不同要求：结型场效效应管，对偏置电压的极性有不同要求：结型场效应管的应管的UGS与与UDS的极性相反，增强型的极性相反，增强型MOS场效应场效应管管UGS与与UDS的极性相同，耗尽型的极性相同，耗尽型MOS场效应管场效应管UGS的极性可正、可负、可为零。的极性可正、可负、可为零。4.静态分析有图解法和计算法两种。计算法则是静态分析有图解法和计算法两种。计算法则是利用转移特性的近似公式与偏置线方程（利用转移特性的近似公式与偏置线方程（UGS=f(ID)的关系式）联立求解即可得静态值。的关系式）联立求解即可得静态值。5.动态分析是利用微变等效电路进行分析，分析动态分析是利用微变等效电路进行分析，分析方法与三极管放大电路相同。方法与三极管放大电路相同。第43页，共43页，编辑于2022年，星期六