第3章 场效应晶体管及其放大电路模拟电子技术基础-ppt课件

1、第三章第三章 场效应晶体管及其场效应晶体管及其 放大电路放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础概述场效应管的特点它是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。 具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点。 具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。 在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。 场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管 N沟道：耗尽型 P沟道：耗尽型绝缘栅型场效应管 N沟道：增强型和耗尽型 P沟道：增强型和耗尽型一、N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理增强型MOS管

2、的结构示意图与符号a) 构造 b) 增强型N沟道MOS管符号 c) 增强型P沟道MOS管符号 二氧化硅二氧化硅(SiO2)(SiO2)绝缘层绝缘层源极源极 栅极栅极 漏极漏极 N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构工作原理UGS对ID及沟道的控制作用 栅源极电压UGS=0时,管子的漏极和源极之间没有导电通道,极间等效电阻很高,漏极电流ID近似为零。 增强MOS管电路 UGS足够大时，由于静电场作用，管子的漏极和源极之间将产生一个导电通道称为沟道），极间等效电阻较小，在UDS作用下，可以形成一定的漏极电流ID。N沟道增强型绝缘栅场效应管的工作原理 特性曲线 N沟道增强型MOS管特性a)转移特性 b)输

3、出特性开启电压开启电压 可变电阻区可变电阻区 恒流区恒流区 击穿区击穿区 21)(GS(th)GSDODUuII二、耗尽型绝缘栅场效应管二、耗尽型绝缘栅场效应管耗尽型耗尽型MOS管的结构示意图与符号管的结构示意图与符号a) 构造构造 b) 耗尽型耗尽型N沟道沟道MOS管符号管符号 c) 耗尽型耗尽型P沟道沟道MOS管符号管符号N沟道耗尽型管的特性 a)转移特性 b)输出特性21)(GS(off)GSDSSDUUIIP51增 强 型 NMOS增 强 型 PMOS耗 尽 型 NMOS 耗 尽 型 PMOS三、场效应管的主要参数三、场效应管的主要参数1夹断电压夹断电压UGSoff或开或开启电压启电压

4、UGSth）2零偏漏极电流零偏漏极电流IDSS 3漏源击穿电压漏源击穿电压UBRDS 4栅源击穿电压栅源击穿电压UBRGS 5直流输入电阻直流输入电阻RGS 6漏极最大耗散功率漏极最大耗散功率PDM 7跨导跨导gm 常数DSUGSDmdUdIg四、结型场效应管四、结型场效应管 结型场效应管的图形符号结型场效应管的图形符号 a)N沟道沟道 b)P沟道沟道 结具有单向导电性。 即在结上加正向电压时，结电阻很低，正向电流较大，结处于导通状态。（耗尽层变窄） 加反向电压时，结电阻很高，反向电流很小，加反向电压时，结电阻很高，反向电流很小，结处于截止状态。结处于截止状态。（耗尽层变宽）（耗尽层变宽） N

5、沟道结型场效应管转移特性 N沟道结型场效应管输出特性 21)(GS(off)GSDSSDUUII耗尽型耗尽型 NDGS(a) UGS0, UDG| UP|UDSIDUGSNDGSUDSUGSIDPPPPISIS(b) UGS0 , UDG| UP| 预夹断DGSUDSUGSIDPPIS(c) UGSUP , UDG| UP| 夹断N 沟道结型 P 沟道结型五、使用五、使用MOS管的注意事项管的注意事项 1MOS管栅源之间的电阻很高，使得栅极的感应管栅源之间的电阻很高，使得栅极的感应电荷不易泄放，因极间电容很小，故会造成电压过电荷不易泄放，因极间电容很小，故会造成电压过高使绝缘栅击穿。因而，保存

6、高使绝缘栅击穿。因而，保存MOS管应使三个电极管应使三个电极短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良短接，避免栅极悬空。焊接时，电烙铁的外壳应良好的接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。测试好的接地，或烧热电烙铁后切断电源再焊。测试MOS场效应管时，应先接好线路再去除电极之间的场效应管时，应先接好线路再去除电极之间的短接，测试结束后应先短接各电极。测试仪器应有短接，测试结束后应先短接各电极。测试仪器应有良好的接地。良好的接地。 2有些场效应管将衬底引出，故有有些场效应管将衬底引出，故有4个管脚，这种个管脚，这种管子漏极与源极可互换使用。但有些场效应管在内管子漏极与源极可互换使用。但有些场效应管

7、在内部已将衬底与源极接在一起，只引出部已将衬底与源极接在一起，只引出3个电极，这种个电极，这种管子的漏极与源极不能互换。管子的漏极与源极不能互换。 六、场效应管的偏置电路及放大电路 为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路必须设置合适的静态工作点。1、自偏压电路 (适用于耗尽型场效应管 ) 自偏压：UGS=IDRS UDS=VDDID(RD+RS) GSSDoffGSGSDSSDURIUUII112)()(增强型适用？增强型适用？死区不开启死区不开启2、分压式偏置电路 适当选择RG1或RG2值，就可获得正、负及零三种偏压。 2211)(GS(th)GSDODSDDDGGG2GSUuIIRIV

8、RRRURG3RG3阻值很大，用以隔离阻值很大，用以隔离RG1RG1、RG2RG2对信号对信号的分流作用，以保持高的输入电阻。的分流作用，以保持高的输入电阻。 3、场效应管放大电路的微变等效电路分析法 场效应管的微变等效电路 场效应管的简化微变等效电路 常数DSUGSDmdUdIg 用微变等效电路法分析场效应管放大电路共源极放大电路电路图 微变等效电路LmiOuLimLGSmLDdoRgUUARUgRUgRRIU)/(Ri=RG3+(RG1/RG2)RG3 RoRD 输入电阻高输入电阻高 七、功率七、功率MOS管介绍管介绍 功率功率MOS管简称为管简称为VMOS管，它的不失真管，它的不失真输出输出功率可高达几百千瓦，漏源间的击穿电压可高达功率可高达几百千瓦，漏源间