模拟电路第4章教材

4.1结型场效应管4.3金属-氧化物-半导体场效应管4.4场效应管放大电路4.5各种放大器件电路性能比较*4.2砷化镓金属-半导体场效应管4场效应管放大电路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：耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道4.1结型场效应管

结构

工作原理

输出特性

转移特性

主要参数

4.1.1

JFET的结构和工作原理

4.1.2

JFET的特性曲线及参数

源极，用S或s表示N型导电沟道漏极，用D或d表示

P型区P型区栅极，用G或g表示栅极，用G或g表示符号符号4.1.1JFET的结构和工作原理1.结构#

符号中的箭头方向表示什么？2.工作原理①vGS对沟道的控制作用当vGS＜0时（以N沟道JFET为例）当沟道夹断时，对应的栅源电压vGS称为夹断电压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。2.工作原理（以N沟道JFET为例）②vDS对沟道的控制作用当vGS=0时，vDS

ID

G、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，从上至下呈楔形分布。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

2.工作原理（以N沟道JFET为例）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综上分析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。#

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。#

JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？4.1.2JFET的特性曲线及参数2.转移特性VP1.输出特性①夹断电压VP(或VGS(off))：②饱和漏极电流IDSS：③低频跨导gm：或3.主要参数漏极电流约为零时的VGS值。VGS=0时对应的漏极电流。低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。④输出电阻rd：3.主要参数⑤直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。⑧最大漏极功耗PDM⑥最大漏源电压V(BR)DS⑦最大栅源电压V(BR)GS4.3金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管4.3.1N沟道增强型MOSFET4.3.2N沟道耗尽型MOSFET4.3.3P沟道MOSFET4.3.1N沟道增强型MOSFET1.结构（N沟道）L：沟道长度W：沟道宽度tox

：绝缘层厚度通常W>L4.3.1N沟道增强型MOSFET剖面图1.结构（N沟道）符号4.3.1N沟道增强型MOSFET2.工作原理（1）vGS对沟道的控制作用当vGS≤0时无导电沟道，

d、s间加电压时，也无电流产生。当0<vGS

<VT时产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。当vGS

>VT时在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。

vGS越大，导电沟道越厚VT称为开启电压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，vDS

ID

沟道电位梯度

整个沟道呈楔形分布当vGS一定（vGS

>VT）时，vDS

ID

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.工作原理（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.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用2.工作原理（3）vDS和vGS同时作用时

vGS

一定，vDS变化时给定一个vGS

，就有一条不同的iD

–vDS

曲线。3.

V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程①截止区当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。3.

V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程②可变电阻区

vDS≤（vGS－VT）由于vDS较小，可近似为rdso是一个受vGS控制的可变电阻3.

V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程②可变电阻区

其中Kn为电导常数，与场效应管的沟道长度,和宽度等参数有关,单位：mA/V23.

V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程③饱和区（恒流区又称放大区）vGS

>VT

，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT时的iD

V-I特性：3.

V-I特性曲线及大信号特性方程（2）转移特性4.3.2N沟道耗尽型MOSFET1.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4.3.2N沟道耗尽型MOSFET2.V-I特性曲线及大信号特性方程

（N沟道增强型）4.3.3P沟道MOSFET4.4场效应管放大电路

直流偏置电路

静态工作点

FET小信号模型

动态指标分析

三种基本放大电路的性能比较

4.4.1

FET的直流偏置及静态分析

4.4.2

FET放大电路的小信号模型分析法1.直流偏置电路4.4.1FET的直流偏置电路及静态分析（1）自偏压电路（2）分压式自偏压电路vGSvGSvGSvGSvGSvGS

=-iDR2.静态工作点Q点：VGS、ID、VDSvGS

=VDS=已知VP，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出Q点的VGS、ID、VDS4.4.2FET放大电路的小信号模型分析法1.FET小信号模型（1）低频模型（2）高频模型2.动态指标分析（1）中频小信号模型2.动态指标分析（2）中频电压增益（3）输入电阻（4）输出电阻忽略rD由输入输出回路得则通常则例4.4.2共漏极放大电路如图示。试求中频电压增益、输入电阻和输出电阻。（2）中频电压增益（3）输入电阻得解：（1）中频小信号模型由例题（4）输出电阻所以由图有例题各种放大器件电路性能比较3.三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：CEBJTFET