场效应晶体管及其应用PPT讲稿.ppt

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1、场效应晶体管及其应用场效应晶体管及其应用第1页，共23页，编辑于2022年，星期六第第3 3章章 场效应晶体管及其应用场效应晶体管及其应用(共共6 6学时学时)学习目标学习目标:1了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们的转移特性、输出了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们的转移特性、输出特性以及主要参数。特性以及主要参数。2掌握场效应晶体管的静态偏置电路与静态分析方法。掌握场效应晶体管的静态偏置电路与静态分析方法。3掌握场效应晶体管共源极放大器、共漏极放大器（源极跟随器）掌握场效应晶体管共源极放大器、共漏极放大器（源极跟随器）的微变等效电路与主要性能参数。的微变等效电路与主要性能参数。第2页，共2

2、3页，编辑于2022年，星期六 本章内容本章内容3.1 场效应晶体管的基本特性（场效应晶体管的基本特性（2学时）学时）3.2 共源极场效应晶体管放大电路共源极场效应晶体管放大电路（2学时）学时）3.3 源极输出器（源极输出器（2学时）学时）小结小结 第3页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性耗耗尽尽型型绝绝缘缘栅栅场场效应晶体管效应晶体管增增强强型型绝绝缘缘栅栅场场效应晶体管效应晶体管场场效效应应晶晶体管体管结结型型场场效效应应晶体管晶体管绝绝缘缘栅栅场场效效应晶体管应晶体管P沟道结型场效应晶体管沟道结型场效应晶体管N沟道结型场效应晶体管沟道结

3、型场效应晶体管P沟沟道道增增强强型型绝绝缘缘栅场效应晶体管栅场效应晶体管N沟沟道道耗耗尽尽型型绝绝缘缘栅场效应晶体管栅场效应晶体管P沟沟道道耗耗尽尽型型绝绝缘缘栅场效应晶体管栅场效应晶体管N沟沟道道增增强强型型绝绝缘缘栅场效应晶体管栅场效应晶体管第4页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.1 结型场效应晶体管结型场效应晶体管 结型场效应管简称结型场效应管简称结型场效应管简称结型场效应管简称JFETJFET，它是利用半导体内的电场效应来，它是利用半导体内的电场效应来，它是利用半导体内的电场效应来，它是利用半导体内的电场效应来工作的，因而也称

4、为体内场效应器件。结型场效应管有工作的，因而也称为体内场效应器件。结型场效应管有工作的，因而也称为体内场效应器件。结型场效应管有工作的，因而也称为体内场效应器件。结型场效应管有NN沟道和沟道和沟道和沟道和P P沟道两类。沟道两类。沟道两类。沟道两类。第5页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.1 结型场效应晶体管结型场效应晶体管第6页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.1 结型场效应晶体管结型场效应晶体管UGS(off)uDS0 第7页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效

5、应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管绝缘栅型场效应晶体管第8页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管绝缘栅型场效应晶体管第9页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管绝缘栅型场效应晶体管第10页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1场效应晶体管的基本特性场效应晶体管的基本特性3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管绝缘栅型场效应晶体管当uGSUGS(th)时第11页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1

6、.3 场效应晶体管的特性参数场效应晶体管的特性参数1.1.性能参数性能参数性能参数性能参数（1 1）开启电压）开启电压）开启电压）开启电压U UGS(th)GS(th)是增强型是增强型是增强型是增强型MOSMOS管特有的参数。它是指管特有的参数。它是指管特有的参数。它是指管特有的参数。它是指u uDSDS为一为一为一为一固定值（如固定值（如固定值（如固定值（如10V10V），使），使），使），使i iD D等于某一微小电流（如等于某一微小电流（如等于某一微小电流（如等于某一微小电流（如10A10A）时所需要）时所需要）时所需要）时所需要的最小的最小的最小的最小u uGSGS值。值。值。值。（2

7、 2）夹断电压）夹断电压）夹断电压）夹断电压U UGS(off)GS(off)是耗尽型是耗尽型是耗尽型是耗尽型MOSMOS管和结型管的参数。它是指管和结型管的参数。它是指管和结型管的参数。它是指管和结型管的参数。它是指u uDSDS为一固定值（如为一固定值（如为一固定值（如为一固定值（如10V10V），而使），而使），而使），而使i iD D减小到某一微小电流（如减小到某一微小电流（如减小到某一微小电流（如减小到某一微小电流（如10A10A）时的时的时的时的u uGSGS值。值。值。值。（3 3）饱和漏极电流）饱和漏极电流）饱和漏极电流）饱和漏极电流I IDSSDSS是耗尽型是耗尽型是耗尽型是

8、耗尽型MOSMOS管和结型管的参数。它是管和结型管的参数。它是管和结型管的参数。它是管和结型管的参数。它是指在指在指在指在u uGSGS时，使管子出现预夹断时的漏极电流。时，使管子出现预夹断时的漏极电流。时，使管子出现预夹断时的漏极电流。时，使管子出现预夹断时的漏极电流。I IDSSDSS也是也是也是也是结型管所能输出的最大电流。结型管所能输出的最大电流。结型管所能输出的最大电流。结型管所能输出的最大电流。（4 4）直流输入电阻）直流输入电阻）直流输入电阻）直流输入电阻R RGSGS是指在漏、源极间短路的条件下，栅、源是指在漏、源极间短路的条件下，栅、源是指在漏、源极间短路的条件下，栅、源是指

9、在漏、源极间短路的条件下，栅、源极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一般极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一般极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一般极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一般JFETJFET的的的的R RGSGS10107 7，而，而，而，而IGFETIGFET的的的的R RGSGS10109 9。第12页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1.3 场效应晶体管的特性参数场效应晶体管的特性参数1.1.性能参数性能参数性能参数性能参数（5 5）低频跨导（互导）低频跨导（互导）低频跨导（互导）低频跨导（互导）g gmm是指在是指在是指在是指在u uDSDS为某

10、一定值时，漏极电流为某一定值时，漏极电流为某一定值时，漏极电流为某一定值时，漏极电流i iD D的微变量和引起它变化的的微变量和引起它变化的的微变量和引起它变化的的微变量和引起它变化的u uGSGS微变量的比值，即微变量的比值，即微变量的比值，即微变量的比值，即 g gmm反映了栅源电压反映了栅源电压反映了栅源电压反映了栅源电压u uGSGS对漏极电流对漏极电流对漏极电流对漏极电流i iD D的控制能力，是表征场效应的控制能力，是表征场效应的控制能力，是表征场效应的控制能力，是表征场效应管放大能力的一个重要参数（对应于三极管的管放大能力的一个重要参数（对应于三极管的管放大能力的一个重要参数（对

11、应于三极管的管放大能力的一个重要参数（对应于三极管的），单位为西），单位为西），单位为西），单位为西门子（门子（门子（门子（S S），也常用），也常用），也常用），也常用mSmS或或或或SS。场效应管的。场效应管的。场效应管的。场效应管的g gmm一般为几毫西门子。一般为几毫西门子。一般为几毫西门子。一般为几毫西门子。第13页，共23页，编辑于2022年，星期六3.1.3 场效应晶体管的特性参数场效应晶体管的特性参数2.极限参数极限参数n n（1 1）最大漏极电流）最大漏极电流）最大漏极电流）最大漏极电流I IDMDM是指管子在工作时允许的最大漏极电是指管子在工作时允许的最大漏极电是指管子在工

12、作时允许的最大漏极电是指管子在工作时允许的最大漏极电流。流。流。流。n n（2 2）最大耗散功率）最大耗散功率）最大耗散功率）最大耗散功率P PDMDM最大耗散功率最大耗散功率最大耗散功率最大耗散功率P PDMDMu uDSDS i iDD，它受管，它受管，它受管，它受管子的最高工作温度的限制，与三极管的子的最高工作温度的限制，与三极管的子的最高工作温度的限制，与三极管的子的最高工作温度的限制，与三极管的P PCMCM相似。相似。相似。相似。n n（3 3）漏源击穿电压）漏源击穿电压）漏源击穿电压）漏源击穿电压UU(BR)DS(BR)DS它是漏、源极间所能承受的最大它是漏、源极间所能承受的最大

13、它是漏、源极间所能承受的最大它是漏、源极间所能承受的最大电压，也就是使电压，也就是使电压，也就是使电压，也就是使i iDD开始急剧上升（管子击穿）时的开始急剧上升（管子击穿）时的开始急剧上升（管子击穿）时的开始急剧上升（管子击穿）时的u uDSDS值。值。值。值。n n（4 4）栅源击穿电压）栅源击穿电压）栅源击穿电压）栅源击穿电压UU(BR)GS(BR)GS它是栅、源极间所能承受的最大电它是栅、源极间所能承受的最大电它是栅、源极间所能承受的最大电它是栅、源极间所能承受的最大电压。击穿会造成短路现象，使管子损坏。压。击穿会造成短路现象，使管子损坏。压。击穿会造成短路现象，使管子损坏。压。击穿会

14、造成短路现象，使管子损坏。第14页，共23页，编辑于2022年，星期六3.2共源极场效应晶体管放大电路共源极场效应晶体管放大电路3.2.1 电路结构电路结构第15页，共23页，编辑于2022年，星期六3.2共源极场效应晶体管放大电路共源极场效应晶体管放大电路3.2.2 直流静态工作点直流静态工作点第16页，共23页，编辑于2022年，星期六3.2共源极场效应晶体管放大电路共源极场效应晶体管放大电路3.2.3 交流放大特性交流放大特性第17页，共23页，编辑于2022年，星期六3.3源极输出器源极输出器3.3.1 电路结构电路结构 如图所示为耗尽型如图所示为耗尽型如图所示为耗尽型如图所示为耗尽型

15、NMOSNMOS管构成的共漏管构成的共漏管构成的共漏管构成的共漏极放大电路，由其交极放大电路，由其交极放大电路，由其交极放大电路，由其交流通路可见，漏极是流通路可见，漏极是流通路可见，漏极是流通路可见，漏极是输入、输出信号的公输入、输出信号的公输入、输出信号的公输入、输出信号的公共端。由于信号是从共端。由于信号是从共端。由于信号是从共端。由于信号是从源极输出，也称源极源极输出，也称源极源极输出，也称源极源极输出，也称源极输出器。输出器。输出器。输出器。第18页，共23页，编辑于2022年，星期六3.3源极输出器源极输出器3.3.2 交流放大特性交流放大特性式中式中式中式中R RL L R RS

16、 SR RL L 。输出电压与输入电压同相，且由于。输出电压与输入电压同相，且由于。输出电压与输入电压同相，且由于。输出电压与输入电压同相，且由于g gm m R RL L 11，所以，所以，所以，所以A Au u小于小于小于小于1 1，但接近于，但接近于，但接近于，但接近于1 1。第19页，共23页，编辑于2022年，星期六3.3源极输出器源极输出器3.3.2 交流放大特性交流放大特性由上分析可知，源极输出器与三极管的射极输出器有相似的由上分析可知，源极输出器与三极管的射极输出器有相似的特点：电压放大倍数小于且接近于特点：电压放大倍数小于且接近于1 1，输入电阻较高，输，输入电阻较高，输出电

17、阻较低。出电阻较低。第20页，共23页，编辑于2022年，星期六本章小结本章小结 场效应管中只有多数载流子参与导电，称为单极型晶场效应管中只有多数载流子参与导电，称为单极型晶体三极管。场效应管根据结构不同可分为两大类：结型体三极管。场效应管根据结构不同可分为两大类：结型场效应管（简称场效应管（简称JFET）和绝缘栅场效应管（简称）和绝缘栅场效应管（简称IGFET），对于绝缘栅场效应管来说，又分为增强型和），对于绝缘栅场效应管来说，又分为增强型和耗尽层两种，而每一种又有耗尽层两种，而每一种又有N沟道和沟道和P沟道之分。沟道之分。场效应管共源极放大电路的输出电压与输入电压场效应管共源极放大电路的输

18、出电压与输入电压反相，与共射放大电路相比，由于场效应管的跨导反相，与共射放大电路相比，由于场效应管的跨导gm值较小，电压放大倍数较低，但其输入电阻却很大，值较小，电压放大倍数较低，但其输入电阻却很大，适合应用于要求高输入电阻的场合。适合应用于要求高输入电阻的场合。第21页，共23页，编辑于2022年，星期六本章小结本章小结场效应管源极输出器与三极管的射极输出器有相似的场效应管源极输出器与三极管的射极输出器有相似的特点：电压放大倍数接近特点：电压放大倍数接近1，输入电阻较高，输出电阻，输入电阻较高，输出电阻较低。但源极输出器的输入电阻比射极输出器还大得较低。但源极输出器的输入电阻比射极输出器还大得多，一般可达几十多，一般可达几十M，而源极输出器的输出电阻比射，而源极输出器的输出电阻比射极输出器的输出电阻也大。极输出器的输出电阻也大。场效应管放大器的突出优点是噪声低、热稳定性好、高输场效应管放大器的突出优点是噪声低、热稳定性好、高输入电阻、抗辐射能力强。入电阻、抗辐射能力强。第22页，共23页，编辑于2022年，星期六第第3章章 完完第23页，共23页，编辑于2022年，星期六