电工学.放大电路中的负反馈

1、电工学.放大电路中的负反馈第1页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五反馈放大电路的三个环节：基本放大电路比较环节反馈放大电路的方框图反馈电路输出信号输入信号反馈信号反馈系数净输入信号放大倍数反馈电路F基本放大电路A+第2页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五反馈放大电路的方框图净输入信号若三者同相，则 Xd = Xi Xf可见 Xd Xi ，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用（负反馈）。反馈电路F基本放大电路A+第3页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。负反馈：反馈削弱

2、净输入信号，使放大倍数降低。在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。 在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。 正反馈：反馈增强净输入信号， 使放大倍数提高。引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能引入直流 负反馈的目的：稳定静态工作点 负反馈的类型1. 反馈的分类第4页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2. 负反馈的类型1) 根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈 和电流反馈。 电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。 电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。如果

3、反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。第5页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2) 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的 不同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。第6页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈负反馈的类型稳定静态工作点第

4、7页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五3. 负反馈类型的判别步骤3) 判别是否负反馈？2) 判别是交流反馈还是直流反馈？4) 是负反馈！判断是何种类型的负反馈？1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。第8页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 1) 判别反馈元件（一般是电阻、电容） (1) 连接在输入与输出之间的元件。 (2) 为输入回路与输出回路所共有的元件。 发射极电阻RE为 输入回路与输出 回路所共有，所 以RE是反馈元件。例1：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+第9页，共100页，2022年，5月20日，23点13

5、分，星期五RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+2) 判断是交流反馈还是直流反馈交、直流分量的信号均可通过 RE，所以RE引入的是交、直流反馈。 如果有发射极旁路电容， RE中仅有直流分量的信号通过 ，这时RE引入的则是直流反馈。E例1：第10页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五例1： 3) 判断反馈类型净输入信号： ui 与 uf 串联,以电压形式比较串联反馈 ui正半周时,uf也是正半周,即两者同相负反馈 uf 正比于输出电流电流反馈 串联电流负反馈 + uf+ RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ieube ube =

6、 ui - uf uf = ie RE Ube = Ui - Uf 可见 Ube Ui , 反馈电压Uf 削弱了净输入电压 ic RC 第11页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五结论： 反馈过程： 电流负反馈具有稳定输出电流的作用 反馈类型 串联电流负反馈 RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+IcUfUbeibIc uf ic RC + uf+ ube Ube = Ui - Uf第12页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五电阻 RF连接在输入与输出之间，所以RF是反馈元件。2) 判断是交流反馈还是直流反馈 交、直流分量的信号

7、均可通过 RF，所以 RF引入的是交、直流反馈。例2：1) 判反馈元件+UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuo第13页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五3) 判断反馈类型例2：净输入信号： ii 与 if 并联，以电流形式比较并联反馈 ii 正半周时，if 也是正半周，即两者同相负反馈 if 正比于输出电压电压反馈 if 与 uo反相并联电压负反馈 +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuoiiibif ib = ii - if Ib = Ii - If 可见 Ib 1，称为深度负反馈，此时： 在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。

8、第29页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五例：|A|=300，|F|=0.01。第30页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五3. 改善波形失真Auiufud加反馈前加反馈后uo大略小略大略小略大 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。uoAF小接近正弦波正弦波ui第31页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五4.展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加无负反馈有负反馈BWfBWf|Au|O第32页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五例：中频放大倍数 |A0| =10

9、，反馈系数 |F| = 0.01在原上限、下限频率处 说明加入负反馈后，原上限、下限频率仍在通频带内，即通频带加宽了。第33页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五uiubeib+5. 对输入电阻的影响在同样的 ib下，ui= ube + uf ube，所以 rif 提高。1) 串联负反馈无负反馈时：有负反馈时：uf+使电路的输入电阻提高第34页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五if无负反馈时：有负反馈时：在同样的ube下，ii = ib + if ib，所以 rif 降低。2) 并联负反馈使电路的输入电阻降低iiibube+第35页，共100页，2

10、022年，5月20日，23点13分，星期五 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。 电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低2) 电流负反馈使电路的输出电阻提高6.对输出电阻的影响第36页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五16.7 放大电路的频率特性 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。频率特性幅频特性：电压放大倍数的模|Au|与频率 f 的关

11、系相频特性：输出电压相对于输入电压的 相位移 与频率 f 的关系第37页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五通频带f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性下限截止频率上限截止频率耦合、旁路电容造成。三极管结电容、 造成f 270 180 90相频特性O第38页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 在中频段 所以，在中频段可认为电容不影响交流信号的传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。(前面所讨论的放大倍数及输出电压相对于输入电压的相位移均是指中频段的) 三极管的极间电容和导线的分布电容很小，可认为它们的等效电容CO与负载并

12、联。由于CO的电容量很小，它对中频段信号的容抗很大，可视作开路。 由于耦合电容和发射极旁路电容的容量较大，故对中频段信号的容抗很小，可视作短路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-第39页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。以至实际送到三极管输入端的电压 比输入信号 要小，故放大倍数降低，并使 产生越前的相位移（相对于中频段）。 在低频段： 所以，在低频段放大倍数降低和相位移越前的主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。 CO的容抗比中频段还大，仍可视作开路。rbeRBRCRLEBC+

13、-+-+-RS+-C1C2第40页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。 在高频段： 所以，在高频段放大倍数降低和相位移滞后的主要原因是三极管电流放大系数 、极间电容和导线的分布电容的影响。 CO的容抗将减小，它与负载并联，使总负载阻抗减小，在高频时三极管的电流放大系数 也下降，因而使输出电压减小，电压放大倍数降低，并使 产生滞后的相位移（相对于中频段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo第41页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 16.8 多级放大电路及其级间

14、耦合方式 耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。动态: 传送信号减少压降损失 静态：保证各级有合适的Q点波形不失真第二级 推动级 输入级 输出级输入输出多级放大电路的框图对耦合电路的要求第42页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 阻容耦合第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第43页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五1. 静态分析 由于电容

15、有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第44页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2. 动态分析微变等效电路第一级第二级rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1第45页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五例2: 如图所示的两级电压放大电路，已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。(1) 计算前、后级放大电路的静态值(U

16、BE=0.6V);(2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第46页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五解: (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器: RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第47页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7

17、.5k51010k解:第48页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第49页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 计算 r i和 r 0 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。微变等效电路第50页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期

18、五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 计算 r i和 r 0第51页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(2) 计算 r i和 r 0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第52页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第53页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数

19、第54页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五应用举例镍镉电池恒流充电电路原理:三极管工作于恒流状态，基极电位恒为6V；调整转换开关使充电电流限制在50mA和100mA;性能:正常充电时间7小时左右;充电电流为恒定值；充电电流大小由电池额定容量确定。LED电池R3u2TrD220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+T第55页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 LED发光二极管承受正向电压导通发光, 发光强度与通过的电流大小有关。LED与R5串联后，接于R4 两端，R4两端电压的大小，反映充电电流的大小，LED发光的亮、暗指示S的位

20、置, R5是LED的限流电阻,使通过LED的电流限制在一定数值。LED电池R3u2TrD220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+T第56页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 直接耦合直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2第57页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2. 零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。

21、直接耦合存在的两个问题：1. 前后级静态工作点相互影响第58页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 若由于温度的升高 IC1增加 1%，试计算输出电压Uo变化了多少？已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1 = 2.31.01 mA = 2.323 mAUC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V例：uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ第59页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五已知：UZ=4V， U

22、BE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。例：uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZIC2= 2 IC2 = 50 0.147mA = 7.35mA Uo= 8.3257.75V = 0.575V 提高了7.42% 可见，当输入信号为零时，由于温度的变化，输出电压发生了变化即有零点漂移现象。第60页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五零点漂移的危害： 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。 一般用输出漂移

23、电压折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。输入端等效漂移电压输出端漂移电压电压放大倍数 只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。第61页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。通频带f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo |幅频特性 抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。 适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。第62页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五16.9 差动放大电路16. 9. 1

24、差动放大电路的工作情况 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大原理电路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输出两管静态工作点相同第63页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五1. 零点漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时ICVC （两管变化量相等） 对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1

25、RB1RCui2RB2RB1+T2第64页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2. 有信号输入时的工作情况 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。(1) 共模信号 ui1 = ui2大小相等、极性相同 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信号 需要抑制第65页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T22. 有信号输入时的工作情况两管集电极电位一减一增，呈等量

26、异向变化，(2) 差模信号 ui1 = ui2大小相等、极性相反uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1 即对差模信号有放大能力。+差模信号 是有用信号第66页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模信号差模信号 放大器只 放

27、大两个 输入信号 的差值信 号差动 放大电路。 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。 第67页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五（Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数共模放大倍数 KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。3. 共模抑制比共模抑制比第68页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压 uo = Ad （ui1 ui2 ） = Ad uid 若

28、电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响 。第69页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五16. 9. 2 典型差动放大电路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2EE+RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。第70页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五16.10 互补对称功率放大电路 对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电

29、动机旋转等。(1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2) 由于功率较大，就要求提高效率。第71页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好, 管耗大效率低。乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。第72页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 互补对称放大电路 互补对称电路是集成功

30、率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Transformerless)电路，简称OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容(Output Capacitorless)电路，简称OCL电路。 OTL电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源供电。第73页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五1. OTL电路(1) 特点T1、T2的特性一致；一个NPN型、一个PNP型两管均接成射极输出器；输出端有大电容；单电源供电。(2) 静态时(ui= 0), IC1 0， IC2

31、0OTL原理电路电容两端的电压RLuIT1T2+UCCCAuo+-+-第74页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五RLuiT1T2Auo+-+-(3) 动态时 设输入端在UCC/2 直流基础上加入正弦信号。T1导通、T2截止；同时给电容充电T2导通、T1截止；电容放电，相当于电源 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路uo输入交流信号ui的正半周输入交流信号ui的负半周第75页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 (4) 交越失真 当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真称为交越

32、失真。 交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性， ui 死区电压晶体管导通不好。交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。克服交越失真的措施uitOuotO第76页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五R1RLuIT1T2+UCCCAuo+-+-R2D1D2 动态时，设ui 加入正弦信号。正半周T2 截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。负半周T1截止，T2基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。 静态时T1、T2 两管发射结电压分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态。(5) 克服交越失

33、真的电路第77页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五uiuo+UCCT1T2+UCCRL2. OCL电路ic1ic2静态时：ui = 0V,iC1 0， iC2 0uo = 0V。动态时：ui 0VT1导通，T2截止特点： 双电源供电、输出无电容器。uoOCL原理电路第78页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五16.11 场效应管及其放大电路 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。结型场效应管按结构不同场效应管有两种:绝

34、缘栅型场效应管 本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类每类又有N沟道和P沟道之分第79页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 绝缘栅场效应管漏极D 栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。金属电极(1) N沟道增强型管的结构栅极G源极S1. 增强型绝缘栅场效应管SiO2绝缘层P型硅衬底 高掺杂N区第80页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五GSD符号： 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1014 。漏极D金属电极栅极G源极SSiO2绝缘层P型硅衬底 高掺杂N区 由于金属栅极和半导体之间的绝

35、缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。第81页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(2) N沟道增强型管的工作原理EGP型硅衬底N+N+GSD+UGSED+ 由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。 当栅源电压UGS = 0 时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。SD第82页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五EGP型硅衬底N+N+GSD+UGSED+ 当UGS 0 时，P型衬底中的电子受到电

36、场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；N型导电沟道在漏极电源的作用下将产生漏极电流ID，管子导通。当UGS UGS（th）时，将出现N型导电沟道，将D-S连接起来。UGS愈高，导电沟道愈宽。(2) N沟道增强型管的工作原理第83页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五EGP型硅衬底N+N+GSD+UGSED+N型导电沟道当UGS UGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。在一定的UDS下漏极电流ID的大小与栅源电压UGS有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。 在一定的漏源电压UDS下，使管子由

37、不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。(2) N沟道增强型管的工作原理第84页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(3) 特性曲线有导电沟道转移特性曲线无导电沟道开启电压UGS(th）UDSUGS/ID/mAUDS/VoUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V 漏极特性曲线恒流区可变电阻区截止区第85页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五N型衬底P+P+GSD符号：结构(4) P沟道增强型 SiO2绝缘层加电压才形成 P型导电沟道 增强型场效应管只有当UGS UGS(th）时才形成导电沟道。第86页，共100页，20

38、22年，5月20日，23点13分，星期五2. 耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号： 如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。(1 ) N沟道耗尽型管SiO2绝缘层中掺有正离子予埋了N型 导电沟道第87页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2. 耗尽型绝缘栅场效应管 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，若漏源之间加上一定的电压UDS，也会有漏极电流 ID 产生。 当UGS 0时，使导电沟道变宽， ID 增大； 当UGS 0时，使导电沟道变窄， ID 减小； UGS负值愈高，沟道愈窄， ID就愈小。 当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失，

39、ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。 这时的漏极电流用 IDSS表示，称为饱和漏极电流。第88页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五(2) 耗尽型N沟道MOS管的特性曲线夹断电压 耗尽型的MOS管UGS= 0时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。 UGS(off)转移特性曲线0ID/mA UGS /V-1-2-348121612UDS=常数U DSUGS=0UGS0漏极特性曲线0ID/mA16201248121648IDSS第89页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五2. 耗尽型绝

40、缘栅场效应管(3) P 沟道耗尽型管符号：GSD予埋了P型 导电沟道SiO2绝缘层中掺有负离子第90页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五耗尽型GSDGSD增强型N沟道P沟道GSDGSDN沟道P沟道G、S之间加一定电压才形成导电沟道在制造时就具有原始导电沟道第91页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五3. 场效应管的主要参数(1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数(2) 夹断电压 UGS(off)：(3) 饱和漏电流 IDSS：是结型和耗尽型MOS管的参数(4) 低频跨导 gm：表示栅源电压对漏极电流 的控制能力极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。第92页，共100页，2022年，5月20日，23点13分，星期五 场效应管与晶体管的比较 电流控制 电压控制 控制方式电子和空穴两种载流子同时参与导电载流子电子或空穴中一种载流子参与导电类 型 NPN和PN