第9讲 场效应管及其放大电路
场效应管原理及放大电路
图6-47 分压式偏置电路
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场效应管原理及放大电路
图6-47为分压式偏置电路，RG1和RG2为分压电阻。 栅-源电压为(电阻RG中并无电流通过) (6-24) 式中，UG为栅极电位。对N沟道耗尽型场效应管，UGS为负值，所以RSID＞UG；对N沟道增强型场效应管，UGS为正值，所以RSID＜UG。 当有信号输入时，我们对放大电路进行动态分析，主要是分析它的电压放大倍数及输入电阻与输出电阻。图6-48是图6-47所示分压式偏置放大电路的交流通 路，设输入信号为正弦量。 在图6-47的分压式偏置电路中，假如RG= 0，则放大电路的输入电阻为
故其输出电阻是很高的。在共源极放大电路中，漏极电阻RD和场效应管的输出电阻rDS是并联的，所以当rDS ro≈RD (6-26)
RD时，放大电路的输出电阻
这点和晶体管共发射极放大电路是类似的。 输出电压为 (6-27) 式中 ，由式(6-23)得出 。
电压放大倍数为
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场效应管原理及放大电路
图6-43 N沟道耗尽型场效应管的输出特性曲线
图6-44 N沟道耗尽型场效应管的转移特性曲线 以上介绍了N沟道绝缘栅场效应增强型和耗尽型管，实际上P沟道也有增强型和耗尽型，其符号如图6-45所示。
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场效应管原理及放大电路
(6-28) 式中的负号表示输出电压和输入电压反相。 【例6-7】 在图6-47所示的放大电路中，已知UDD=20 V，RD=10 kΩ，RS=10 kΩ，RG1=100 kΩ，RG2=51 kΩ，RG=1 MΩ，输出电阻为RL=10 kΩ。场效应管的 参数为IDSS=0.9 mA，UP= 4 V，gm=1.5 mA。试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。 解：(1) 由电路图可知
场效应管放大电路原理
场效应管放大电路原理场效应管放大电路原理1. 介绍场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常用的电子器件，广泛应用于放大、开关和调节电路中。
作为一名文章写手，我将为您详细介绍场效应管放大电路的原理。
2. 场效应管概述场效应管是由源极、栅极和漏极三个主要部分组成的。
其中，栅极与源极之间的电压可以控制漏极电流的大小，从而实现信号的放大和调节。
和双极晶体管相比，场效应管具有输入电阻高、无需偏置电流等优点，因此在电子工程中得到广泛应用。
3. 场效应管放大电路的基本原理场效应管放大电路的基本原理是利用场效应管的特性来放大输入信号。
当输入信号施加在栅极上时，栅极源极间的电压将改变栅极-源极电流的大小，从而改变漏极电流。
根据场效应管工作状态的不同，可分为共源放大器、共漏放大器和共栅放大器三种。
3.1 共源放大器共源放大器是应用最广泛的一种场效应管放大电路。
在共源放大器中，输入信号通过耦合电容施加到栅极上，当信号施加后，栅极-源极电压发生变化，控制栅极-源极电流的大小，进而改变漏极电流。
共源放大器具有放大增益高、输入输出阻抗匹配等特点，适用于多种应用场景。
3.2 共漏放大器共漏放大器是场效应管放大电路的一种重要形式。
在共漏放大器中，漏极连接到电源，源极接地，输入信号通过漏极电阻耦合到栅极。
共漏放大器具有输入电阻高、输出电阻低等特点，适用于对电压放大和阻抗转换要求较高的场合。
3.3 共栅放大器共栅放大器是场效应管放大电路的另一种形式。
在共栅放大器中，信号通过源极电阻耦合到栅极，漏极连接到电源。
共栅放大器具有输入输出阻抗匹配、频率响应宽等特点，适用于高频放大和对输入频率响应要求较高的应用。
4. 实际应用案例场效应管放大电路广泛应用于各种电子设备中。
以音频放大器为例，通过合理选择场效应管的类型和工作点，可以实现对音频信号的放大和调节，保证音频设备的音质。
5. 个人观点和理解场效应管放大电路作为一种常见的放大器，具有输入电阻高、无需偏置电流、放大增益高等技术优点。
模拟电子技术第章场效应管及其放大电路
v O1
例在如图所示电路中，已知VDD=15V，Rg1=150kΩ， Rg2=300kΩ， Rg3=1MΩ， Rd= RL=5kΩ，Rs=0.5kΩ， MOS管的VT=2V， IDO=2mA 。 试求解：
（1）电路的静态工作点；R 2
（2）电路的电压放大倍数、输入
电阻和输出电阻;
解：（1）
vI vi
i
2．共源极放大电路的动态分析
R2
+
vO
vI vi
vo
vGS 2VT
fL
v2 R1 v2
vO1 /V
-
vGS 2
交流等效电路
VT1
Av
V T
VVo2i VT
vGS
g
mVGS (Rd VGS
// RL )
v GS1
g m RL vGS VT
f
Rivi
vI 2
Ro Rd
vO2 /V
第25页/共32页
5
0.15 0.3
Ri
Rg 3
Rg1
//
Rg 2
(2
)M 0.15 0.3
2.1M
vOR1o/
V
Rd
2k
vi
第28页/共32页
v GS1 vGS VT
fL
f vI 2
3．共漏极放大电路的动态分析
R2 vi
vI
V i vO
VGS g mVGS
v2 R1
VGG VGSQ I DQ RS
（1）
vGD VT
iD几乎仅仅受控于vGS
vGS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
第12页/共32页
R2 vI
（2）特性曲线和电流方程
场效应管放大电路
结型场效应管的工作状态可划分为四个区域。 (a) 可变电阻区 可变电阻区位于输出特性曲线的起始部分，它表示vDS较 小、管子预夹断前，电压vDS与漏极电流iD间的关系。
在此区域内有VP＜vGS≤0，vDS＜vGS－VP。当 vGS一定，vDS较小时，vDS对沟道影响不大，沟 道电阻基本不变，iD与vDS之间基本呈线性关 系。若 | vGS | 增加，则沟道电阻增大，输 出特性曲线斜率减小。所以，在vDS较小时， 源-漏极间可以看作是一个受vGS控制的可变电 阻，故称这一区域为可变电阻区。这一特点常 使结型场效应管被作为压控电阻而广泛应用。
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管
结型场效应管的输入电阻虽然可达106～109W， 但在要求输入电阻更高的场合，还是不能满足要求。
本节介绍的金属-氧化物-半导体场效应管（ MOSFET）具有更高的输入电阻，可1015欧姆。并具 有是制造工艺简单、适于集成电路的优点。
MOS管也有N沟道和P沟道之分，而且每一类又分为 增强型和耗尽型两种。增强型MOS管在vGS=0时，没 有导电沟道存在。而耗尽型MOS管在vGS=0时，就有 导电沟道存在。
2.结型场效应管的工作原理
N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完 全相同，现以N沟道结型场效应管为例，分析 其工作原理。N沟道结型场效应管工作时，需 要外加如图4所示的偏置电压.
偏置电压的要求： 1 .栅-源极间加一负电压(vGS＜ 0) 作用：使栅-源极间的P+N结反偏，栅极电流iG≈0，场效应管 呈现很高的输入电阻(高达108W左右)。 2.漏-源极间加一正电压(vDS＞0) 作用：使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向 漏极作漂移运动，形成漏极电流iD。 在上述两个电源的作用下,iD的大小主要受栅-源电压vGS控制 ，同时也受漏-源电压vDS的影响。 因此，讨论场效应管的工作原理就是： （1）讨论栅-源电压vGS对漏极电流iD（或沟道电阻）的控制 作用 （2）讨论漏-源电压vDS对漏极电流iD的影响。
场效应管知识讲解
场效应管也是一种常用的半导体器件，他是利用电场效应来控制 电流的，其实也就是 通过电压来改变电流和三极管的不同之处是 三极管是通过电流来改变电流，而场效应管是通过电压来改变电流.
2
Байду номын сангаас
• 场效应管通常在模拟电路中作为放大元件使用，在数 字电路中作为开关元件使用，场效应管和三极管相比有 一些不同的特点：输入电阻非常高，可达到10的3次方 到10的7此方兆欧左右，噪声系数低，耐辐射能力强， 热稳定性好等。
8
• 假如场效应管的UGS=OV时,场效应管存在导电沟道，则 属于耗尽型。假如场效应管工作在放大状态时，则N沟 道耗尽型场效应管的栅极G的电压小于源极S的电压， 就像PNP三极管的偏压一样。而P沟道耗尽型的场效应 管栅极G的电压大于源极S的电压，就想NPN三极管的 偏压一样。
• 假如场效应管UGS大于0V时才有导电沟道，则属于增 强型，假如场效应管工作在放大状态下，则N沟道增强 型场效应管的栅极G的电压大于源极S的电压，就像 NPN三极管的偏压一样。而P沟道增强型场效应管的栅 极G电压小于源极S的电压，就像PNP三极管的偏压一 样。
• 根据结构和工作原理的不同，可分为两大类，结型场 效应管和绝缘栅型场效应管。
• 结型场效应管又分为P沟道和N沟道类，结型场 效应管 只有耗尽型。
4
• 绝缘栅型管也叫MOS管它分为P沟道和N沟道两种，其 中每种又分为增强型和耗尽型两类。
• 增强型 就是UGS=0V时漏源极之间没有导电沟道，只 有当UGS>0V时(N沟道)或者UGS<OV时(P沟道)才可能出 现导电沟道.
• 无论场效应管属于那一种类型，它的漏极与源极之间 都有一个导电沟道。
6
第9讲 场效应管及其放大电路PPT课件
漏极饱 和电流
夹断 电压
在恒流区时
iD
Hale Waihona Puke I DSS (1 uGS )2 UGS(off)
低频跨导：
gm
iD uGS
UDS常量
对于工作于可变电阻区的场效应管，不同的UDS， 转移特性曲线差别很大。
输出特性
iD f (uDS)UGS常量
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
IDSS
g-s电压控
可
制d-s的等 效电阻
iD
I
DSS
(1
uGS UGS(off)
)2
在恒流区iD时 ID， O(UuGGSS(th)1)2 式中 IDO为uGS2UGS(t时 h) 的 iD
场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
结型PN沟 沟道 道((GGSSuu((ooff
f f
)
)
u G
u G
S S
0，u GD
0，u GD
u G
u G
S( S(
o o
f f
)
f)
，u＜0
f)
DS
)
场效应管 绝缘栅型 增 耗强 尽型 型PPNN沟 沟 沟 沟道 道 道 道uu((((GGGGGG＞ SSSSDDuuuu极 极 (th)uuu性 性 GGGSuSS(((Gtoo＜ Shff任 任 )， ff))) 00意 意 u， D， ＜ S ， ， uGGGGuDDSS0((oouuff)ffuu)) GG
uGS=0时就存在 导电沟道
小到一定 值才夹断
加正离子
耗尽型MOS管在 uGS＞0、 uGS ＜0、 uGS ＝0时均可导 通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在 uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。
第9讲 场效应管及其放大电路
3. 基本共漏放大电路的动态分析
Uo Id R s g m Rs Au I R Ui U gs 1 g m Rs d s Ri
若Rs=3kΩ，gm=2mS，则
Au ?
基本共漏放大电路输出电阻的分析
Ro
Uo Io
Uo Uo Rs g mU o
iD u GS
U
DS
gm
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
2. 基本共源放大电路的动态分析
Uo Id R d Au g m Rd Ui U gs Ri Ro Rd
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
Rs ∥
1 gm
若Rs=3kΩ，gm=2mS， 则Ro=?
四、复合管
复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
i E i B 1 (1 1 )( 1 2 )
1 2
不同类型的管子复合 后，其类型决定于T1管。
讨论一
I D I DO (
U GSQ U GS(th)
1)
2
U DSQ V DD I DQ ( R d R s )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I D I DSS (1 U GSQ U GS(off)
2
场效应管放大电路
场效应管放大电路
场效应管放大电路是一种重要的净化信号，广泛应用于消声、信号加强和纠正输入和输出信号的应用之中。
场效应管放大电路具有较高的稳定性，施加在输入和输出端的电压可以产生不同的放大倍数，可以增强信号的稳定性，并且有过载保护的功能，可以有效的减少输出噪声。
另外，场效应管放大电路的另一个重要优点是低失真率。
场效应管放大电路的输出电流和最大允许电压有直接的关系，当电压变化时，输出也会相应发生变化，这就可以很好的减少信号传输中的失真率，同时保证输出电流的稳定性。
此外，场效应管放大电路的功耗很低，因为放大电路的输出电压可以由输入端得到调节，这就可以有效的减少电源的功耗，大大改善节电效果。
总之，场效应管放大电路具有低失真率、低功耗和高稳定性等优点，广泛应用于各类电子设备中，提高了得到净化信号的效果。
场效应晶体管及其放大电路
场 效 应 管 放 大
➢结型场效应管为
反极性偏置
电 路
C1 vI RG
TRL vO
➢耗尽型MOS场效
应管两者均可 自给偏压适用于结 型或耗尽型管
自给偏压式偏置(二)
VDD
C1
RD RCD 2 DT
vI RG RGS vs VGSO
B SCS
RL
VDD 在本集级成放大电电路RD中路的，VDD
截止区：vGS VGS (off )
第 一
可变电阻区：
节 ：
vGS VGS (off )
场
0 vDS (vGS VGS (off ) )
饱和(恒流)区：
效 应 管
vGS VGS (off ) vDS (vGS VGS (off ) )
iD
kp 2
W L
(vGS
VGS (off ) )2
饱和漏极电流
iD / mA
节 ：
结
变 I DSS 电
vGS 0V
恒 1 击
I DSS
型
场
效
阻 区
流 区
2 3
穿 夹断电压 区
应 管
4 vDS /V
VGS (off )
vGS /V 0
场效应管的微变信号模型
源极 栅极 漏极
SGD
g
SiO2
耗尽层
Vgs
N
N
P型衬底 B
g
Vgs
Cgb
s
gmVgs
sb
输入端直流偏置
vO vo
通的必电常要输平CGR由时出移1 G提 动前 加DS供 单级 入B 电 直元，路 流vo v称i 这R种2 偏置RS方式
场效应晶体管及其放大电路PPT
（3） 在N沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为负值。
在P沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为正值。
3.1.3
结型场效应管的伏安特性
+ + – –
在正常情况下，iG =0，管子无输入特性。
1．输出特性（漏极特性）
+ +
6
4
2
可 变 电 阻 区
–
–
放大区
特性曲线
0
10
20
截止区
6
（2）当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。
I DSS
当管子工作于恒流区时
uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)
I DSS iD uGS 0 V
uDS U GS(off)
称为零偏漏极电流
3.1.4
结型场效应管的主要电参数
1．直流参数
(1) 夹断电压UGS(off)
=0
G D
+ + P P
UGS(off)——
栅源截止电压 或夹断电压
N型导电沟
N
道
P+
当uDS=0时，uGS对沟道的控制作用动画演示
2．当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用 – S =0 G + D
P+
N型导电沟
N
道
P+
a．0<uDS<|UGS(off)|
(a) 漏极电流iD≠0 uDS增大，iD增大。 (b) 沿沟道有电位梯度 (c)沿沟道PN结 反偏电压不同
– S =0 G
+ D
P+
N型导电沟
uDS 道
N
第9讲 FET及其放大电路
2.6、 场效应管放大电路
内容：1、场效应管放大电路Q点的设置及估算 2、场效应管放大电路的动态分析 一、场效应管放大电路Q点的设置及估算 1. 基本共源放大电路
U GSQ VGG I DQ I DO ( VGSQ U GS(th) 1) 2
Rg uI VGG uO +VDD Rd
U DSQ VDD I DQ R d
导电沟道
uGS
空穴
②、漏-源电压uDS对漏极电流iD的影响
uDS
uGS uDS uGS uGS uDS
uGD﹥UGS（th）
uGD＝UGS（th） 预夹断
uGD﹤UGS（th） uDS↑→iD不变
uDS↑→iD↑
③、uGS对iD的控制作用 预夹断前： uGS～→ iD基本不变 预夹断后： uGS↑→沟道宽度↑→ iD↑
FET交流等效模型
gm求法：
⑴、图解法：见右图
u GS 1) 2 ⑵、计算法： i D I DO ( U GS(th)
i D gm u G S
2 U GS th
↓ △iD ↑ →← △uGS
U DS
2I DO u G S 1 U G Sth U G S th
RO
1 R S // gm
求RO的电路
← ↓
7.1、复合管
复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流;改变管子的类型。
1 2
NPN —NPN
NPN
PNP—NPN
PNP
一、复合管的等效ß
i E i B1 (1 1 )(1 2 )
二、复合管类型
1 2
场效应管及放大电路
场效应管是利用电场效应来控制电流 大小，与双极型晶体管不同，它是多子导 电，输入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。 场效应管有两种: 绝缘栅型场效应管MOS 结型场效应管JFET
分类：
JFET 结型 MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道
P沟道
（耗尽型） N沟道
FET 场效应管
ID=f(VDS)VGS=const
输出特性曲线
vGS 在恒流区，iD I D 0 ( - 1) 2 VT
I D 0是vGS 2VT时的iD值
输出特性曲线
(1) 截止区（夹断区） VGS< VT以下区域就是截止区 VGS VT ID=0
iD
(2) 放大区（恒流区） 产生夹断后，VDS增大，ID不变的 区域，VGS -VDS VP VDSID不变 处于恒流区的场效应管相当于一 个压控电流源 (3)饱和区（可变电阻区） 未产生夹断时，VDS增大，ID随着增大的区域 VGS -VDS VP VDSID 处于饱和区的场效应管相当于一个压控可变电阻
夹断 电压
在恒流区时 uGS 2 iD I DSS (1 ) Up
uGD=UGS(off)时称为 预夹断
3. 主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))： 漏极电流约为零时的VGS值 。 ② 饱和漏极电流IDSS： VGS=0时对应的漏极电流。 ③ 低频跨导gm： 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)。
2. 静态工作点
Q点： VGS 、 ID 、 VDS 已知VP ，由
vGS = - iDR
VDS = VDD - ID (Rd + R )
场效应管及其基本放大电路
场效应管及其基本放大电路3.2.3.1 场效应管（ FET ）1.场效应管的特色场效应管出生于 20 世纪 60 年月，它主要拥有以下特色：①它几乎仅靠半导体中的多半载流子导电，故又称为单级型晶体管。
②场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流，并以此命名。
③输入回路的内阻高达 107 -1012Ω；此外还拥有噪声低、热稳固性好、抗辐射能力强、耗电小，体积小、重量轻、寿命长等特色，因此宽泛地应用于各样电子电路中。
场效应管分为结型和绝缘栅型两种不一样的构造，下边分别加以介绍。
2.结型场效应管⑴结型场效应管的符号和N 沟道结型场效应管的构造结型场效应管（JFET）有 N 沟道和 P 沟道两种种类，图3-62(a) 所示为它们的符号。
N沟道结型场效应管的构造如图 3-62(b) 所示。
它在同一块 N型半导体上制作两个高混杂的P 区，并将它们连结在一同，引出电极，称为栅极 G； N 型半导体的两头分别引出两个电极，一个称为漏极 D，一个称为源极 S。
P 区与 N 区交界面形成耗尽层，漏极与源极间的非耗尽层地区称为导电沟道。
(a) 符号(b)N 沟道管的构造表示图图 3-62 结型场效应管的符号和构造表示图⑵结型场效应管的工作原理为使 N沟道结型场效应管正常工作，应在其栅 - 源之间加负向电压（即U GS0）,以保证耗尽层蒙受反向电压；在漏- 源之间加正向电压u DS , 以形成漏极电流i D。
下边经过栅-源电压 u GS和漏-源电压 u DS对导电沟道的影响，来说明管子的工作原理。
①当 u DS=0V（即D、S短路）时， u GS对导电沟道的控制作用ⅰ当 u GS=0V时，耗尽层很窄，导电沟道很宽，如图3-63(a)所示。
ⅱ当 u GS增大时，耗尽层加宽，沟道变窄（图(b) 所示），沟道电阻增大。
ⅲ当u GS增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消逝（图(c) 所示） , 沟道电阻趋于无穷大，称此时u GS的值为夹断电压U GS( off )。
场效应管放大原理
场效应管放大原理
场效应管是一种三极管，利用了半导体材料的导电性质。
它的主要工作原理是通过控制栅极电压来控制源极-漏极之间的电流流动。
由于栅极与源极之间的电介质隔离，栅极和源极之间的电压关系可以通过改变栅极电压来影响漏极电流。
具体工作如下：
1. 通道形成：当栅极电压为零时，场效应管的源极和漏极之间没有电流流动，因为栅极电场会排斥电子进入通道。
但当栅极电压为正时，栅极电场会吸引电子进入通道，形成导电通道。
2. 漏极电流控制：增加栅极电压可以增加通道中的自由电子数量，进而增加漏极电流。
减小栅极电压则会减小通道中的自由电子数量，降低漏极电流。
因此，栅极电压的变化可以精确地控制漏极电流的大小。
场效应管的放大原理就是利用栅极电压的小变化来控制源极-漏极之间的大电流变化。
通过调整栅极电压，我们可以实现对电流的放大和控制。
这使得场效应管在电子设备中广泛应用，例如功放器、运放器、信号处理器等。
通过调整栅极电压和源极-漏极电压，我们可以达到理想的电流放大效果，实现对输入信号的放大和处理。
场效应管放大电路及多级放大电路
展望
随着电子技术的不断发展，场效应管放大电路和多级放大电路的性能将不 断提升，应用领域也将不断扩大。
未来研究将更加注重电路的集成化、小型化和智能化，以提高系统的可靠 性和稳定性。
在实际应用中，需要不断优化电路设计，提高放大倍数、降低噪声、减小 失真等性能指标，以满足不断增长的技术需求。
THANKS
高增益
多级放大电路具有较高的电压和 功率放大倍数，能够实现较大的 信号增强。
复杂性高
多级放大电路结构复杂，设计和 调试难度较大，同时对元件性能 要求较高。
稳定性好
通过负反馈和动态平衡机制，多 级放大电路具有较好的稳定性。
适应性强
多级放大电路可以根据实际需求 灵活设计各级的组成和参数，以 适应不同应用场景。
放大电路的重要性
放大电路是电子系统中的重要组成部 分，用于将微弱的信号放大到足够的 幅度，以满足各种应用需求。
在通信、音频处理、自动控制系统等 领域，放大电路发挥着至关重要的作 用。
Part
02
场效应管放大电路
场效应管的工作原理
电压控制器件
场效应管依靠电场效应控 制半导体导电能力，输入 电压控制输出电流。
STEP 03
偏置电路
为场效应管提供合适的偏 置电压，以调整放大电路 的性能。
将放大的信号从漏极输出， 通过负载电阻转换成电压 信号。
场效应管放大电路的特点
高输入阻抗
场效应管具有很高的输入阻抗， 减小了信号源的负担。
易于集成
场效应管易于集成在集成电路中， 减小了电路体积并提高了稳定性。
低噪声性能
场效应管内部热噪声较低，提高 了放大电路的信噪比。
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场效应管放大电路
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。
VDD的增大，几乎全部用来克服沟道 的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD 几乎仅仅决定于uGS。
场效应管工作在恒流区的条件是什么？
转移特性
iD f (uGS ) U DS 常量
场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uDS＜UGS（off）。
漏极饱 和电流
夹断 电压
在恒流区时 uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)
结构示意图
栅极
漏极
导电 沟道
源极
栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用
UGS（off）
沟道最宽
沟道变窄
沟道消失 称为夹断
uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必 须加负电压？
漏-源电压对漏极电流的影响
uGD>UGS（off） uGD＝UGS（off） 预夹断
uGD<UGS（off）
uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大
rbe2 Ro Re ∥
rbe1 Rb ∥ Rs 1 1 1 2
清华大学 华成英 hchya@
MOS管的特性
1)增强型MOS管
开启 电压
uGS 在恒流区时，iD I DO ( 1) 2 U GS(th) 式中I DO为uGS 2U GS(th) 时的iD
2)耗尽型MOS管
夹断 电压
3. 场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
N沟道 (uGS＜0，u DS＞0) 结型 P沟道 (uGS＞0，u DS＜0) N沟道 (uGS＞0，u DS＞0) 场效应管 增强型 P沟道 (uGS＜0，u DS＜0) 绝缘栅型 N沟道 (uGS 极性任意， u DS＞0) 耗尽型 P沟道 (u 极性任意， u ＜0) GS DS
U DSQ VDD I DQ Rd
2. 自给偏压电路
U GQ 0，U SQ I DQ Rs U GSQ U GQ U SQ I DQ Rs
由正电源获得负偏压 称为自给偏压
I D I DSS (1
U GSQ U GS(off)
)2
U DSQ VDD I DQ ( Rd Rs )
uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＞0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＜0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？
二、场效应管静态工作点的设置方法
1. 基本共源放大电路
根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间 加极性合适的电源
U GSQ VBB I DQ VBB I DO ( 1) 2 U GS(th)
为什么必须用转移特性 描述uGS对iD的控制作用？
输出特性
iD f (u DS ) U GS 常量
IDSS g-s电压控 制d-s的等 效电阻
可 变 电 阻 区 恒 流 区
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
iD几乎仅决 定于uGS
ΔiD
击
穿 区
低频跨导：
gm iD uGS
U DS 常量
若Rs=3kΩ，gm=2mS，则
Au ?
基本共漏放大电路输出电阻的分析
Uo Uo 1 Ro Rs ∥ Io Uo g U gm m o Rs
若Rs=3kΩ，gm=2mS， 则Ro=?
四、复合管
复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
第九讲 场效应管及其放大电路
一、场效应管 二、场效应管放大电路静态工作点 的设置方法 三、场效应管放大电路的动态分析 四、复合管
一、场效应管（以N沟道为例）
场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d）， 对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、 可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。 1. 结型场效应管 符号
夹断区（截止区）
夹断电压
不同型号的管子UGS（off）、IDSS 将不同。
2. 绝缘栅型场效应管
增强型管
大到一定 值才开启
高掺杂 耗尽层
空穴
衬底反型层（导电沟道）将变厚变长。当 反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。
增强型MOS管uDS对iD的影响
刚出现夹断
uGD＝UGS（th）, iD随uDS的增 预夹断 大而增大，可 变电阻区 uGS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
U o I d Rd Au g m Rd Ui U gs Ri Ro Rd
若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，
gm=2mS，则 Au ?
与共射电路比较。
3. 基本共漏放大电路的动态分析
Uo I d Rs g m Rs Au I R 1 g R U i U gs d s m s Ri
为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
iD gm uGS
U DS
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
2. 基本共源放大电路的动态分析
iD几乎仅仅 受控于uGS，恒 流区
用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N 沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？
耗尽型MOS管
小到一定 值才夹断 uGS=0时就存在 导电沟道 加正离子
耗尽型MOS管在 uGS＞0、 uGS ＜0、 uGS ＝0时均可导 通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在 uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。
iE iB1 (1 1 )(1 2 )
1 2
不同类型的管子复合 后，其类型决定于T1管。
讨论一
判断下列各图是否能组成复合管
在合适的外加电压下， 每只管子的电流都有合 适的通路，才能组成复 合管。
讨论二
Ri=? Ro=?
Ri Rb ∥{rbe1 (1 1 )[ rbe2 (1 2 )( Re ∥ RL )]}
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
3. 分压式偏置电路 即典型的Q点稳定电路
U GQ U AQ U SQ I DQ Rs Rg1 Rg1 Rg2 VDD
I D I DO (
U GSQ U GS(th)
1) 2
U DSQ VDD I DQ ( Rd Rs )