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ig0,(2)当栅源电压vGS变化,漏源电压vDS=constant0时:vGSVP(夹断电压,VP0):漏极电流iD=0VP(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vGSVP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,ig0,非工作区域,这时若vDS0,则iD0,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,vDSiD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(iDvGS/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：VP0,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(iDvDS/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：VGSVP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：vGSVP,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:VGSVP,vDSvGS-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)-IDRID=IDSS(1-VGS/Vp)2VDS=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Avvo=-gmvgs(Rd/RL)vi=vgs+gmvgsR,(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=gmvgsR,RoRd,vgs+vso=0,vgs+gmvgsR=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=-IDRID=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Avvo=-gmvgs(Rd/RL)vi=vgsAv=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)-IDRID=IDSS(1-VGS/Vp)2VDS=VDD-ID(Rd+R),(2)动态分析,电压增益Avvo=-gmvgs(Rd/RL)vi=vgsAv=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=VDDIDR,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Avvo=gmvgs(R/RL)vi=vgs+gmvgs(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=0vgs=-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.FET放大器的偏置