模电第05章场效应管放大电路(康华光).ppt

第五章 场效应管放大电路 (JFET部分) 重点： 1.掌握场效应管的工作原理、特性曲线； 2.学会判断场效应管的工作状态； 3.掌握场效应管放大电路(特别是结型场效应管 JFET放大电路)的分析方法。,2、符号,5.3 结型场效应管JFET 一 . N沟道结型场效应管(N沟道JFET) 1、结构 两个PN结夹着一个N型沟道。,（1-3）,3. N沟道JFET的放大原理(以共源极接法为例) N沟道JFET共源极接法的接线：,经实验证明: (1)VP0: 非工作区域,此时ig 0,(2)当栅源电压vGS 变化, 漏源电压vDS =constant0时: vGS VP (夹断电压,VP0) :漏极电流iD=0 VP(vGS-VP ):vDS越大,iD恒定;且iD=IDSS(1-vGS/VP )2,4.N沟道JFET的内部微观原理 (1)当栅源电压vGS 变化, 漏源电压vDS0时,当vGS0时,当vGS VP时(固定参数) 沟道夹断, PN结反偏,耗尽层加厚,沟道变窄,当vGS0时,PN结正偏,耗尽层变薄,当vGS=0时,N沟道最宽,ig 0,非工作区域,这时若vDS 0, 则iD 0,同样的vDS 情况 iD ,iD=0,(2)当栅源电压vGS=constantVP, 漏源电压vDS变化时,由于vGSVP, 所以导电沟道未夹断。 a.当vDS=0时, iD=0。,b.当vDSiD沟道产生电位梯度,靠近漏极d处的耗尽层加宽, 沟道变窄, 呈楔形分布。,c.当vDS再, 使vDS =vGS-VP时, 在靠漏极处夹断预夹断。,即:预夹断前, vDSiD ;预夹断后, vDS iD几乎不变。,d.当vDS再预夹断点下移夹断区延长沟道电阻 iD基本不变,(3)由于VPvGS0时, g与d、s之间是两个反向偏置的二极管, 所以栅极电流ig0。,5、 N沟道结型场效应管的特性曲线 (1)转移特性曲线(iD vGS/vDS=constant),夹断电压,VP,IDSS,饱和漏极电流,IDSS、VP结型和耗尽型MOS管的固定参数 注意：VP 0,正常工作电压vGS0, 栅极电流ig0,低频跨导, 参数之一,曲线上某点的斜率：,（1-7）,(2)输出特性曲线(iD vDS/vGS=constant) (漏极特性曲线),预夹断轨迹: vDS =vGS-VP,可变电阻区,恒流区,截止区,6.工作区域的特点及其工作区域判断 (1)截止区 判断：VGS VP 特点： iD0 这时场效应管D 、S端相当于: 一个断开的开关。,（1-9）,(2)可变电阻区(线性区) 判断： vGS VP , vDSvGS-VP 特点:rds 是一个受vGS 控制的可变电阻 vGS越大, rds越小。 当VGS 足够大(如:vGS0)时 场效应管DS端相当于: 一个接通的开关。,（1-10）,(3)恒流区(饱和区、放大区) 判断: VGS VP , vDS vGS-VP 特点: vDSvCC -iDRD,若vGS恒定, 则iD恒定 恒流源特点 这时场效应管D 、S端相当于: 一个受电压控制的恒流源,（1-11）,二 .结型P沟道场效应管 1.符号,3.分析方法 P沟道分析方法与N沟道耗尽型相同，只不过须将所有的电压电流方向、大于小于号方向反过来。 三 . JFET的参数 与耗尽型MOS管的参数相同。,漏极,源极,栅极,2.结构,（1-12）,四 .共源极JFET放大电路 1.电路,2.静态分析 直流通道：,VGS=VDDRg2/(Rg1+Rg2)-IDR ID=IDSS (1-VGS/Vp )2 VDS=VDD-ID(Rd+R) gm= -2IDSS (1-VGS/Vp )/Vp,（1-13）,3.动态分析 (1) JFET的小信号模型,等效,其中:rds1/ID 但JFET的rds=几百k,很大,分析动态 信号很小 中低频,等 效,分析动态 信号很小 高频,等 效,（1-14）,(2) JFET共源极放大电路的小信号模型,+ vo -,（1-15）,(3)电压增益Av vo=-gmvgs(Rd/RL) vi=vgs+ gm vgs R,(5)输入电阻 Ri=Rg3+Rg1/Rg2,(4)纯电压增益Avs,（1-16）,(6)输出电阻 求输出电阻的图:,vso=gmvgs R,RoRd,vgs+vso=0,vgs +gmvgs R =0,vgs=0,五.典型JFET放大电路 1.自偏压电路,注意:该电路产生负的栅源电压,所以只能用于需要负栅源电压的电路。,VGS =-IDR ID=IDSS (1-VGS/Vp )2 可解出Q点的VGS 、 ID 再求:VDS =VDD- ID (Rd + R ),(1)静态分析 直流通道：,（1-18）,(2)动态分析,小信号 电路,电压增益Av vo=-gmvgs(Rd/RL) vi=vgs Av=vo/vi = - gm(Rd/RL) 输入电阻 Ri=Rg 输出电阻 Ro=Rd,2.分压式自偏压电路(共源放大电路),该电路产生的栅源电压可正可负，所以适用于所有的场效应管电路。,(1)静态分析 直流通道：,VGS=VDDRg2/(Rg1+Rg2)-IDR ID=IDSS (1-VGS/Vp )2 VDS=VDD-ID(Rd+R),(2)动态分析,电压增益Av vo=-gmvgs(Rd/RL) vi=vgs Av=vo/vi = - gm(Rd/RL) 输入电阻 Ri=RG+RG1/RG2 输出电阻 Ro=Rd,小信号 电路,3.共漏极JFET放大电路,(1) 静态分析,VDS= VDD IDR,流过 Rg3 的电流为零,直流通路,（1-22）,(2)动态分析,小信号 电路,电压增益Av vo=gmvgs(R /RL) vi=vgs+ gm vgs (R /RL),输入电阻 Ri=Rg3+Rg1/Rg2,（1-23）,输出电阻 求输出电阻的图:,vgs+v =0 vgs=-v,求 Ro 图,（1-24）,5.5 各种放大器件电路性能比较,（1-25）,解：,画中频小信号等效电路,例1,放大电路如图所示。 已知gm=18ms, =100, rbe=1k,试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。,根据电路有,（1-26）,则电压增益为,则,由于,本章小结 1.FET分为JFET、MOSFET等种类，工作时只有一种载流子参与导电，因此称为单极性型晶体管。FET是一种压控电流型器件，改变其栅源电压就可以改变其漏极电流。 2.FE