电子技术原理场效应管放大电路

5场效应管放大电路5.1-氧化物-半导体场效应（MOSFET）5.3结型场效应管（JFET）*5.4砷化镓金属-半导体场效应管☆5.5各种放大器件电路性能比较☆5.2MOSFET放大电路5.1.1N沟道增强型MOSFET5.1.5MOSFET的主要参数5.1.2N沟道耗尽型MOSFET5.1.3P沟道MOSFET5.1.4沟道长度调制效应（不讲）5.1金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）P沟道耗尽型P沟道P沟道N沟道增强型N沟道N沟道（耗尽型）FET场效应管JFETMOSFET耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：MetalOxideSemiconductor——MOSFET

增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道增强型：没有导电沟道，耗尽型：存在导电沟道，N沟道P沟道增强型N沟道P沟道耗尽型L：沟道长度W：沟道宽度tox

：绝缘层厚度通常W>L1.结构5.1.1N沟道增强型MOSFET剖面图1.结构（N沟道）vGS越大，导电沟道越厚，沟道电阻越小。（1）vGS对沟道的控制作用①当vGS≤0时无导电沟道，d、s间加电压时，无电流产生。②当0<vGS

<VT

时VT

称为开启电压

产生电场，但未形成导电沟道，d、s间加电压后，没有电流产生。③当vGS≥VT时

在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，有电流产生。2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用靠近漏极d处的电位升高电场强度减小沟道变薄当vGS一定（vGS>VT）时，vDSiD沟道电位梯度整个沟道呈楔形分布当vGS一定（vGS>VT）时，vDSiD沟道电位梯度

当vDS增加到使vGD=VT

时，在紧靠漏极处出现预夹断。（2）vDS对沟道的控制作用在预夹断处：vGD=vGS-vDS=VT预夹断后，vDS夹断区延长沟道电阻iD基本不变（2）vDS对沟道的控制作用（3）vDS和vGS同时作用时

vDS一定，vGS变化时

给定一个vGS，就有一条不同的iD

–

vDS

曲线。VGSVT>0，VDS>0。BJT的输入特性：iB=f(vBE)；iC=iBMOS管的iG=0，iD受vGS控制,故称为电压控制器件。（2）转移特性1.结构和工作原理（N沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流5.1.2N沟道耗尽型MOSFET5.1.2N沟道耗尽型MOSFET

（N沟道增强型）耗尽型MOS管，VGS可－,可0,可+；VDS>0。2.V-I特性曲线5.1.3P沟道MOSFETVDS<0，VGSVT<0，iD流出d极－＋－－－＋iD一、直流参数1.开启电压VT

（增强型参数）2.夹断电压VP

（耗尽型参数）3.饱和漏电流IDSS

（耗尽型参数）4.直流输入电阻RGS

（109Ω～1015Ω

）5.1.5MOSFET的主要参数2.低频互导gm定义:

二、交流参数1.输出电阻rds

N沟道结型场效应管DGSP沟道结型场效应管DGSN沟道P沟道增强型MOS管N沟道P沟道耗尽型MOS管增强型MOS管特性小结绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型VGSVT>0，VDS>0,id流向d端。VGSVT<0，VDS<0，id流出d端。耗尽型MOSFET的特性曲线绝缘栅场效应管N沟道耗尽型

P沟道耗尽型VGS:可－,可0,可+；

VDS>0,id流向d端。VGS:可－,可0,可+VDS<0，id流出d端。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PNPN沟道和P沟道放大参数

rce很高

rds很高

输出电阻输入电阻较低较高

双极型三极管单极型场效应管热稳定性

差

好制造工艺

较复杂

简单，成本低对应电极

b—e—c

g—s—d5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算2.图解分析☆3.小信号模型分析*5.2.2带PMOS负载的NMOS放大电路5.2MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）共源极放大电路直流通路（1）输出特性①截止区3.

V-I特性曲线导电沟道尚未形成，iD＝0外部条件：当vGS＜VT时，②可变电阻区rdso是受vGS控制的可变电阻外部条件：vDS≤（vGS－VT）③饱和区（恒流区或放大区）条件：vGS>VT

，且vDS≥（vGS－VT）特点：iD与vGS成正比,不随vDS变化。验证是否满足如果不满足，应调整放大电路参数MOS管工作在恒流区，须满足VGS>VT

，且VDS>(VGS－VT)由Kn叫做电导常数,单位是mA/V2,是与管子结构有关的参数。1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路假设工作在饱和区满足假设成立。解：例：设Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，在饱和区，有（2）带源极电阻的共源极放大电路需验证是否满足3.小信号模型分析解：直流分析如例5.2.2,不在重复。例5.2.5共源放大电路题目中常给出gm,不用求。（2）放大电路分析小信号模型电路s共漏例5.2.6共漏放大电路（1）电压增益3.小信号模型分析（2）输入输出电阻Ro本章作业；；；；；；。5.3.1JFET的结构和工作原理5.3.2JFET的特性曲线及参数5.3.3JFET放大电路的小信号模型分析法5.3结型场效应管1.N沟道结构5.3.1JFET的结构和工作原理2.工作原理①vGS对沟道的控制作用当vGS＜0时

当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称夹断电压VP

（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP<0。PN结反偏耗尽层加厚沟道变窄。vGS继续减小，沟道继续变窄。注意：加的是反偏电压②vDS对沟道的控制作用当vGS=0时，vDSiDg、d间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔。

当vDS增加到使vGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时vDS夹断区延长沟道电阻iD基本不变③

vGS和vDS同时作用时当VP<vGS<0时，导电沟道更容易夹断，对于同样的vDS，

iD的值比vGS=0时的值要小。在预夹断处vGD=vGS-vDS=VP综上可知

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vGS控制。预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。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。2.转移特性1.输出特性(VP≤vGS≤0)5.3.2JFET的特性曲线及参数N沟道JFET工作条件：Vp<vgs0；vDS>vGS－VP>0与MOSFET类似3.主要参数5.3.2JFET的特性曲线及参数结型场效应管的特性小结结型场效应管N沟道耗尽型P沟道耗尽型vp<vgs0iD流入d端0vgs<vpiD流出d端1.JFET小信号模型