《场效应管讲解》PPT课件.pptx

场效应管与双极型晶体管不同，它只有一种载流子导电（ 电子或空穴，多子）导电，也称为单极型器件。 特点：输入阻抗高，温度稳定性好。 结型场效应管JFET 绝缘栅型场效应管MOS 场效应管有两种: N沟道 P沟道 耗尽型 增强型 耗尽型 增强型 N沟道 P沟道 5 场效应管放大电路 5.1 绝缘栅场效应管(MOS管 ): P P型基底 SiO2绝缘层金属铝 + + + + + - - - - - - 电子反型层 MOS电容 E + + + + + P P型基底 SiO2绝缘层 金属铝 - - - - - - 电子反型层 掺入了大量的碱金 属正离子Na+或K+ 一、结构和电路符号 P NN GSD P型基底 两个N区 SiO2绝缘层 导电沟道 金属铝 G S D N沟道增强型 N 沟道耗尽型 P NN GSD 予埋了导 电沟道 G S D N PP GSD G S D P 沟道增强型 P 沟道耗尽型 N PP GSD G S D 予埋了导 电沟道 VGS控制沟道宽窄 1. 开启沟道 增强型MOS管 二、MOS管的工作原理 以N 沟道增强型为例 2沟道变形 VDS控制 沟道形状 可变 电阻区 饱和区 截止区 预夹断临界点轨迹 vDS=vGS-VT vGD=vGS-vDS=VT 1) 截止区vGS0 四、说明： （1）MOS管有四种基本类型； （2）增强型的MOS管的vGS必须超过一定的值以使沟 道形成； 耗尽型的MOS管使形成沟道的vGS可正可负； （3）MOS管的输入阻抗特别高 （4）衡量场效应管的放大能力用跨导 单位：ms 五、MOS管的有关问题 （2）交流参数 低频跨导： 极间电容：栅源电容CGS，栅漏电容CGD，漏源电容CDS （3）极限参数 最大漏极电流IDM，最大耗散功率P0M，漏源击穿电压V(BR)DS 栅源击穿电压VBR)GS 1、主要参数 （1）直流参数 开启电压VT指增强型的MOS管 夹断电压VP指耗尽型的MOS管 零栅压漏极电流IDSS 直流输入电阻： 通常很大10101015左右 五、MOS管的有关问题 2、场效应管与三极管的比较 五、MOS管的有关问题 3、使用注意事项 （1）结型场效应管的栅源电压不能接反，但可在开路状态 下保存； （2）MOS管在不使用时，须将各个电极短接； （3）焊接时，电烙铁必须有外接地线，最好是断电后再焊 接； （4）结型场效应管可用万用表定性检测管子的质量，而 MOS管必须用专门的仪器来检测； （5）若用四引线的场效应管，其衬底引线应正确连接； G(栅极) S源极 D漏极 1、结构 5.2 结型场效应管 (JFET) 扩散情况：NPNN N PP 基底 ：N型半导体 两边是P区 导电沟道 N PP 一、JFET的结构和工作原理 N PP G(栅极) S源极 D漏极 N沟道结型场效应管 D G S 符号 栅极上的箭头表示栅极电流的方向（由P区指向N区）。 结型场效应管代表符号中栅极上的箭头方向，可以确认沟道的类型。 P NN G(栅极) S源极 D漏极 P沟道结型场效应管 D G S 符号 2、工作原理（以N沟道为例） vDS=0V时 vGS N G S D vDS NNPP iD PN结反偏，vGS 越大则耗尽区越 宽，导电沟道越 窄。 vGS0、|vGD| = |vGS-vDS| 0)vDSvGSVP0 P沟道管：负极性(vDSVP(或VT) P沟道管：vGSVP(或VT) FET放大偏置时vDS与vGS应满足的关系 5.3场效应管放大电路 (1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流 区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。 组成原则： 静态分析： 估算法、图解法。 动态分析： 微变等效电路法。 分析方法： 场效应管是电压控制器件。它利用栅源电压来控制漏极 电流的变化。它的放大作用以跨导来体现，在场效应管的漏 极特性的水平部分，漏极电流iD的值主要取决于vGS，而几乎 与vDS无关。 1、自偏压电路 2、分压式自偏压电路 Rg：使g与地的直流电位几乎 相同（因上无电流）。 R：当IS流过R时产生直流压 降ISR，使S对地有一定的电 压：VGS=ISR=IDR0 一、场效应管的直流偏置电路及静态分析 1. 直流偏置电路 VDD Rd R - Rg + vGS iD - vi C1 + CS C2 - + RL vo VDD=18V R C Rg1 Rd Rg3 Rg2 2M 47k 10M 30k 2k T + + Cb2 Cb1 47u 4.7u 0.01u 例5.2.1 P212 (2)带源电阻的共源放大电路 例5.2.3 P214 电流源偏置共源放大电路 以自偏压电路为例(2) 图解分析法 VGS=0v Vds iD 3v 1.5v -3v -1.5v 由输出回路：VDD=VDS+ID(RD+RS)作出 直流负载线 +VDD Rd Rg RS T Vo Vi 在转移特 性上作源 极负载线 点所对应 的VDS、 VGS、ID； UGS iD -3 1.5 0 1.5 3VDD 由输出特性：ID=f(Vds)|VGS 由输入回路：VGS=VGVS=IDRS 作负载转移特性 VDSVGS ID （1）根据VDD=Vds+ID（RD+RS）在输 出特性上作直流负载线； （2）作负载转移特性； （3）作源极负载线； （4）决定静态工作点； （5）在转移特性和输出特性上求出Q VGS=0v VDS iD 3v 1.5v -3v -1.5v VGS iD -3 1.5 0 1.5 3VDDVDSVGS ID 步骤： 二、 场效应管的微变等效电路 G S D 跨导：反映了栅源电压对漏极电流的控制 能力，相当于转移特性中工作点处的斜 率。 漏极输出电阻：（很大，常可以看作 开路）；它是输出特性工作点处的切 线斜率的倒数。 vGS iD vDS 1、参数的导出 很大， 可忽略。 2、等效电路 G S D vGS iD vDS S G D rDS S G D G S D vGS iD vDS 3、gm的求法 由 得 VDD=20V vo RS viCS R1 RD RG R2 RL 150k 50k 1M 10k 10k G D S10k 动态分析 微变等效电路 Ro=RD=10k R2 R1 RG vi + - s gd RL RLRD vo - + 例5.1：典型共源极放大（不带源极电阻） VDD=20V vo RS vi R1 RD RG R2 RL 150k 50k 1M 10k 10k G D S10k 微变等效电路 Ro=RD=10k R2 R1 RG vi + - s gd RL RL RD vo - + RS 典型共源极放大（带源极电阻） vo +VDD RSvi C1 R1 RG R2 RL 150k 50k 1M 10k D S C2 G 动态分析 RiRo Ro g R2R1 RG s d RL RS 微变等效电路 vi vo gmvgs 共漏极放大器源极输出器 输出电阻 Ro 加压求流法 g d 微变等效电路 R o Ro R2R1 RG s RS 例5.2.6（共漏极放大电路）： 例5.2.6： CE / CB / CC CS / CG / CD Ri CS：Rg1 / Rg2 CD：Rg+ (Rg1 / Rg2 ) CG：R/(1/gm) Ro CS：Rd CD：R/(1/gm) CG：Rd 场效应管放大电路小结 (1) 场效应管放大器输入电阻很大。 (2) 场效应管共源极放大器(漏极输出)输入 输出反相，电压放大倍数大于1；输出电 阻=RD。 (3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电 压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻 小。 在T1 位置上画出合适的FET； 若T1的漏极电位VD= 14V，其gm = 3