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第九讲,end,第四章、场效应管放大电路 一、结型场效应管 * 二、砷化镓金属-半导体场效应管 三、金属-氧化物-半导体场效应管 四、场效应管放大电路 五、各种放大器件电路性能比较,第九讲,end,效应管的分类：,场效应管 FET,结型JFET,绝缘栅型MOSFET,N沟道,P沟道,耗尽型,增强型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,第九讲,end,一、结型场效应管 1、JFET的结构与工作原理 结构如图：,第九讲,end,栅极G,栅极G,源极S,漏极D,导电沟道,第九讲,end,工作原理：以N沟道JFET为例,第九讲,end,VGS对沟道的控制作用 当VGS0时，PN结反偏耗尽层加厚，沟道变窄。 随着VGS的进一步减小，沟道继续变窄。当沟道夹断时，对 应的栅源电压VGS称为夹断电压，用VP表示。 VDS对沟道的控制作用 当VGS0时，VDSID，G、D间反向电压的增加，使靠 近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔型分布。当 VDS增加到使VGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时： VDS夹断区向源极延伸沟道电阻ID几乎不变。 VGS和VDS共同作用时 当VPVGS0时，导电沟道更容易夹断，对于同样的VDS，ID 的值比VGS=0时小，预夹断处VGD=VGS-VDS=VP。,第九讲,end,JFET的特点： 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，故 属于单极型器件。 栅极与沟道间的PN结反偏，故IG0，输入电阻很 大。 JFET是电压控制型器件，ID受VGS的控制。 预夹断前ID与VDS近似呈线性关系，预夹断后ID则 趋于饱和。,第九讲,end,输入特性：iD=f(vDS)|vGS=常数 转移特性：iD=f(vGS)|vDS=常数,VP,第九讲,end,源极S,漏极D,P型衬底,N+,N+,SiO2,衬底B,绝缘层,栅极G,1、N沟道 增强型 MOSFET,出厂时，通常源极与衬底是相连的。,工作原理： 栅源短路时,P型衬底,N+,N+,SiO2,漏源之间相当于两个反接的PN+结，无论vds极性如何，总有一个是 反偏的，故，不存在导电沟道，且没有iD,end,当栅源之间接入正向电压时,P型衬底,N+,N+,SiO2,在绝缘层内就会建立如图的电场,在这个电场作用下，衬底中的少子（自由电子）会向绝缘层运动， 从而在漏源之间形成电子层，称为感生沟道或反型层。,end,在漏源之间加入正向电压vDS时，,P型衬底,N+,N+,SiO2,在感生沟道中形成电势梯度，漏极电位较高，因此，沟道厚度是不 均匀的，靠近源极厚，靠近漏极薄。,end,当这个电压较小时，漏极电流迅速增大。,当vDS增大到一定数值时，,P型衬底,N+,N+,SiO2,感生沟道从漏极方向开始被夹断。,end,但绝缘层内仍然有强大的电场，足以拉动电子形成电流。而且，反 型层中的电子已经不多，这个电流基本趋于饱和。,特性曲线 与N沟道JFET的输出特性曲线基本一致，只不过vGS变化顺序不一 样。转移特性曲线同样可以由图解的方法求得。 符号 由于感生沟道是在加入栅源电压后形成，事先并不存在，故用虚线 表示；感生沟道是N型，故箭头朝内。见教材P169(图b)。,end,2、N沟道耗尽型MOSFET,P型衬底,N+,N+,SiO2,其基本结构与增强型相似，只不过事先在绝缘层中掺入大量的正离 子，因此即使在没有栅源电压的前提下，仍然可以形成反型层。,+,end,源极S,漏极D,绝缘层,栅极G,衬底B,工作原理 与耗尽型MOSFET类似，请同学们自己推导。 特性曲线 请同学们自己推导。 符号 由于感生沟道在vGS加入之前已经存在，故用实线表示。 感生沟道是N型，故箭头朝内。见教材P169(图c),end,各种场效应管的性能比较及使用注意事项 特性列表见教材P173-175. 注意事项 1.结型场效应管漏源对称一般情况下可以互换，但绝缘栅型场效应 管的源极与衬底相连，故漏源不能互换。 2.结型场效应管输入电阻约为106到109欧姆，而绝缘栅型场效应管 的输入电阻可以达到1015欧姆。 3.场效应管表面有绝缘层，电荷不容易泄放，因此焊接时电烙铁必 须外接地线，或者断电后利用余热焊接。运输过程中，尽量避免用 手接触管脚，防止静电积累而损坏器件。,end,无论是何种场效应管，他们与三极管都是对应的： 栅极相当于基极，漏极相当于集电极，而源极相当于发射极。 N沟道场效应管相当于NPN三极管； P沟道场效应管相当于PNP三极管。 所以场效应管放大电路也有三种组态：共源、共漏和共栅。 分析时，仍然采用两步进行： 1、静态分析 2、动态分析 只不过场效应管的微变等效模型的作法略有不同。见P179（b） 其中rd无穷大，可视为开路（通常可以不画）。,end,三极管与场效应管的比较： 1、 BJT：由IB控制IC，故称为电流控制型器件。 场效应管：由vGS控制i