模拟电子技术电子教案第四章

1、模拟电子技术电子教案第四章第1页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四第四章 场效应管放大电路第2页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四教学目标 场效应管是电压控制器件。建议在学习本章内容时，注意与三极管及三极管放大电路对比学习。本章应掌握以下内容： 掌握效应管的主要特点 熟悉场效应管的工作原理 了解场效应管放大器的分析方法第3页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四教学内容4. 1 结型场效应管4. 2 绝缘栅场效应管4. 3 场效应管的主要参数4. 4 场效应管的特点4. 5 场效应管放大电路第4页，共41页，2022年，5月20日，6点3

2、7分，星期四 晶体三极管是电流控制器件，输入端始终存在电流，故晶体三极管组成的放大电路，其输入电阻均不高。 场效应管是电压控制器件，输入端电流可以为零，故晶体三极管组成的放大电路，其输入电阻可以做得很大。 第5页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四场效应管分类按其结构的不同分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。按工作性能可分为耗尽型和增强型。根据载流子通道又可分为N沟道场效应管和P沟道场效应管。 第6页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)分类第

3、7页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四4. 1 结型场效应管第8页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四1.结构、符号第9页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四2.工作原理第10页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四2.工作原理第11页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四 结型场效应管的工作基理仍是PN结。此时PN结必须是反向偏置 其工作过程：改变栅极电压UGS的大小改变PN结阻挡层的宽窄改变载流子通道(沟道)的宽窄改变通道电阻的大小从而控制漏极电流iD的大小。 工作原理小结第12页，共41页，2022年

4、，5月20日，6点37分，星期四3.特性曲线 输出特性曲线反映了当栅源电压一定时，漏极电流iD与漏源电压UDS间的关系曲线 第13页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四3.特性曲线654321u /VGSPU =-4Vi /mADDSSI0-1-2-3-4图 4-5 N沟道结型场效应管的转移特性曲线转移特性曲线反映了栅极电压对漏极电流的控制能力，即iD=f(UGS)| UDS=常数 Up为夹断电压 第14页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四3.特性曲线第15页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四3.特性曲线VP第16页，共41页，2022

5、年，5月20日，6点37分，星期四小结 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。JFET是电压控制电流器件，iD受UGS控制预夹断前iD与UDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？ JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因 此iG0，输入电阻很高。第17页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四4. 2 绝缘栅场效应管增强型(Enhancement)耗尽型(Depletion)N沟道P沟道N沟道P沟道MOSFET绝缘栅型(IGFET)第18页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四1

6、.增强型结构、符号栅极与衬底间有一层绝缘层，故栅极电流iG=0。所以其输入电阻可进一步提高，可达1014欧 SiO2绝缘层第19页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四1.增强型结构、符号第20页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四2.增强型工作原理第21页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四3.增强型特性曲线UT为开启电压 第22页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四1.耗尽型结构、符号第23页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四1.耗尽型结构、符号第24页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，

7、星期四2.耗尽型工作原理第25页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四3.耗尽型特性曲线Up为夹断电压 第26页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四4. 3 场效应管的主要参数直流参数饱和漏极电流IDSS夹断电压UP开启电压UT直流输入电阻RGS第27页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四4. 3 场效应管的主要参数交流参数跨导gm 它反映了栅源电压UGS对漏极电流ID的控制能力，是反映管子放大能力的参数 第28页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四4. 3 场效应管的主要参数极限参数 漏极最大允许耗散功率PDm漏源间击穿电

8、压BUDS栅源击穿电压BUGS第29页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四4. 4 场效应管的特点与三极管相比，场效应管具有如下特点场效应管是电压控制器件，通过UGS来控制ID。输入电流为零，故输入电阻比较高。场效应管是多数载流子导电，故噪声小，受辐射影响小，热稳定性好。场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。 第30页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四场效应管与晶体三极管的比较 比较项目 晶体三极管场效应管结构 NPN型PNP型C极与E极一般不可交换使用 结型耗尽型 N沟道 P 沟道 绝缘栅增强型 N沟道 P 沟道绝缘栅耗尽型 N沟道 P 沟道D极与S

9、极一般可交换使用导电特性多子扩散、少子漂移 多子漂移 输入量电流输入电压输入噪声较大较小控制电流控制电流源电压控制电流源温度特性 受温度影响较大 受温度影响较小并有零温度系数点 输入电阻 几十到几千欧姆 几兆欧姆以上 静电影响 不受静电影响 易受静电影响 集成工艺 不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成 第31页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四第32页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四声卡显卡第33页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四机房防静电地板 第34页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四防静电工作台 第35

10、页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四第36页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四防静电衣服、帽子 第37页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四CMOS的概念CMOS（Complementary Metal-Oxicle-Semiconductor ）是指互补金属氧化物半导体。PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS电路 。第38页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四集成电路 、芯片SRAM静态RAM（Static RAM） 静态RAM速度非常快，只要电源存在内容就不会消失。但他的基本存储电路是由6个MOS管组成1位。集成度较低，功耗也较大。一般高速缓冲存储器（Cache memory）用它组成。CMOS传感器是目前最常见的数字图像传感器，广泛应用于数码相机、数码摄像机、照相手机和摄像头等产品上。 的应用第39页，共41页，2022年，5月20日，6点37分，星期四在计算机领域，CMOS常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的芯片。CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOS RAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能。而对BIOS中各项参数的设定要通