第6讲 三种组态和场效应管
场效应管工作原理与应用通用课件
增强型场效应管是在正常工作状态下需要加正向栅极电压才能导通，而耗尽型场效应管则是加反向电 压导通。
详细描述
增强型场效应管在无电压时，半导体中没有导电沟道，需要加正向栅极电压后才会形成导电沟道；而 耗尽型场效应管在无电压时，半导体中已经存在导电沟道，加反向电压后可调节导电沟道的宽度。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）
1 2
根据电路需求选择合适的类型
根据电路的电压、电流和频率要求，选择合适的 场效应管类型，如N沟道或P沟道。
考虑导通电阻和开关性能
选择导通电阻较小、开关速度较快的场效应管， 以提高电路性能。
3
考虑最大工作电压和电流
根据电路的最大电压和电流，选择能够承受的场 效应管。
场效应管使用注意事项
正确连接电源和信号线
效应管。
导通不良
02
如果场效应管导通不良，会影响电路性能，需要检查驱动信号
是否正常，以及场效应管本身是否有问题。
噪声干扰
03
如果电路中存在噪声干扰，会影响场效应管的正常工作，需要
采取措施降低噪声干扰。
05
场效应管封装与测试
场效应管封装形式
金属封装
采用金属外壳作为场效应管的封装，具有良好的 散热性能和电气性能。
场效应管工作原理与应用通 用课件
contents
目录
• 场效应管简介 • 场效应管工作原理 • 场效应管应用 • 场效应管选型与使用注意事项 • 场效应管封装与测试
01
场效应管简介
场效应管定义
场效应管（Field-Effect Transistor ，FET）：是一种利用电场效应控制 电流的半导体器件。
电场效应：是指外加电场对导体内部 的电荷分布和运动状态产生影响的现 象。
场效应管
一、复习引入三极管是电流控制型器件，使用时信号源必须提供一定的电流，因此输入电阻较低，一般在几百～几千欧左右。
场效应管是一种由输入电压控制其输出电流大小的半导体器件，所以是电压控制型器件；使用时不需要信号源提供电流，因此输入电阻很高（最高可达1015Ω），这是场效应最突出的优点；此外，还具有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗低优点，因此得到了广泛的应用。
按结构的不同，场效应管可分为绝缘栅型场效管（IGFET）和结型场效应管（JFET）两大类，它们都只有一种载流子（多数载流子）参与导电，故又称为单极型三极管。
二、新授（一）N沟道增强型绝缘栅场效应管MOSFET1．结构和符号图1（a）是N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构示意图，它以一块掺杂浓度较低的P型硅片作为衬底，利用扩散工艺在P型衬底上面的左右两侧制成两个高掺杂的N 区，并用金属铝在两个N区分别引出电极，分别作为源极s和漏极d ；然后在P型硅片表面覆盖一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，在漏源极之间的绝缘层上再喷一层金属铝作为栅极g，另外在衬底引出衬底引线B（它通常在管内与源极s相连接）。
可见这种管子的栅极与源极、漏极是绝缘的，故称绝缘栅场效应管。
这种管子由金属、氧化物和半导体制成，故称为MOSFET，简称MOS管。
不难理解，P沟道增强型MOS管是在抵掺杂的N型硅片的衬底上扩散两个高掺杂的P区而制成。
（a）N沟道结构示意图（b） N沟道符号（c）P沟道符号图1 N沟道增强型MOS管的结构与符号图1 (b)、(c)分别为N沟道、P沟道增强型MOS管的电路符号。
2．工作原理与特性曲线以N沟道增强型MOS管为例讨论其工作原理。
（1）工作原理工作时，N沟道增强型MOS管的栅源电压u GS和漏源电压u DS均为正向电压。
当u GS=0时，漏极与源极之间无导电沟道，是两个背靠的PN结，故即使加上u DS，也无漏极电流，i D=0，如图2(a)当u GS>0且u DS较小时，在u GS作用下，在栅极下面的二氧化硅层中产生了指向P型衬底，且垂直于衬底的电场，这个电场排斥靠近二氧化硅层的P型衬底中的空穴（多子），同时吸引P型衬底中的电子（少子）向二氧化硅层方向运动。
三极管放大电路的三种基本组态ppt.(ppt)
Rb
+VCC
C1
+
VT C2
Rs +
ui
us -
-
+
Re
RL uo
-
+ Rs
+ ui us
-
b ib
ic c
rbe
βib
Rb
e
+
Re
RL uo
-
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+ Rs
+ ui us
-
b ib
ic c
rbe
βib
Rb
e
Re
RL
ii
b ib
eie
R s +
+ ui
+ uo
u s-
-
-
rbe
βib
ic c
b ib
e - ie
+ Rs us+ ui
rbe Rb
iC βib
+
RL Re
uo
--
-
c
Ri = Rb //[ rbe + （1 + β） Re´] = 118kΩ
Ro =
rbe 1
+Rs´ +β
//
Re
= 0.26kΩ = 260Ω
Aus =
Ri Rs + Ri
Au =
118 10+ 118
×
0.993
io +
uo Re -
b ib
e - ie
+
rbe
+
Rs us+ ui Rb
iC βib
晶体管放大电路的三种组态
2.6 三极管放大电路的三种组态
第2章 三极管及其放大电路
(4) 晶体管共基截止频率fα远大于共射截止频率fβ，
因而共基放大电路的频带宽，常用于无线电通讯和
宽频带放大电路。 (5) 当输入恒定时，uce变化引起的ic变化很小， 即共基电路是很好的恒流源电路。
基于这些优点，功率放大和高频放大常采用共
(3) 求解输出电阻 将信号源 U s 短路，保留其内阻Rs ，负载RL开路，输出端 信号源 U 与流入电流 I 之比即为输出电阻。如图2—34 (b)
o
o
所示。
I ( U R R ) o br be s // b r I ( 1 ) I e b
' o
r R // R be s b r R // R R // 3 7 Ω o e e ( 1 )
(1)电压放大倍数
列出输入和输出回路电压方程，即
I r U i b be
' U RL o Au rb e Ui
' U I ( R // R ) I R o c c L b L
其中：
rb e rhb'
26 IE Q
(2)输入电阻
因为
U r I r ' i be b be r i ( 1 I 1 ) I e b
(1)求解电压放大倍数： 列输入回路和输出回路方程
' U I r I ( R // R ) I r ( 1 ) I R i b be ee L b be b L
' U I ( R // R ) ( 1 ) I R o e e L b L
放大电路的三种组态
放大电路的三种组态依据放大电路输入、输出端的不同，放大电路有三种组态，即共射、共集和共基组态。
共射组态：基极为输入端，集电极为输出端，放射极为公共端。
共集组态：基极为输入端，放射集电极为输出端，集电极为公共端。
共基组态：放射极为输入端，集电极为输出端，基极为公共端。
前面介绍的放大电路都是共射组态。
1、共c极放大电路1．静态分析I BQ = U CC U BEQ R b +(1+β) R eI EQ =(1+β) I BQU CEQ = U CC I EQ R e2．动态分析A u = U o U i = (1+β)( R e // R L ) r be +(1+β)( R e // R L ) ≈1u o 与u i 同相，且uo≈ui，即输出跟随输入——射极跟随器。
r i = R b //[ r be +(1+β)( R e // R L )]r o = R e // r be 1+β当考虑信号电源内阻R s 时，r o = R e // r be +( R s //Rb) 1+β2、共b极放大电路1．静态分析U BQ ≈ R b1 R b1 + R b2 U CCI EQ = U BQ U BEQ R eU CEQ ≈ U CC I CQ ( R c + R e )I BQ = I EQ 1+β2．动态分析A u = U o U i = β I b R ′ L I b r be = βI R ′ L r be —— u o 与u i 同相r i = R e // r be 1+βr o = R c3、三种基本放大器的比较（设β =50，r be =1.1k Ω , R c = 3 k Ω , R e = 3 k Ω , R s = 3 k Ω , R L = ∞ ）共射组态共集组态共基组态 A i 表达式β (1+β) α 数值50 -51 -0.98 A u 表达式β R c r be (1+β) R e r be +(1+β) R e β R c r be 数值-136 0.993 136 r i 表达式r be // R b R b //[ r be +(1+β) R' e ] r be 1+β // R e 数值1.1kΩ 154kΩ 21.6Ω r o 表达式R c r be + R e 1+β // R e R e 数值3kΩ 80.4Ω 3kΩ 特点及用途（1）具有电流和电压放大作用；（2）输出电压与输入电压反相；（3）输入电阻、输出电阻适中。
三种基本组态放大电路知识分享
三种基本组态放大电路3.2 三种基本组态放大电路教学要求掌握三极管三种组态放大电路的工作原理；会对放大电路的主要性能指标进行分析；了解场效应管放大电路的工作原理。
一、共发射极放大电路（一）电路的组成直流电源V CC通过R B1、R B2、R C、R E使三极管获得合适的偏置，为三极管的放大作用提供必要的条件，R B1、R B2称为基极偏置电阻，R E称为发射极电阻，R C称为集电极负载电阻，利用R C的降压作用，将三极管集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。
与R E并联的电容C E，称为发射极旁路电容，用以短路交流，使R E对放大电路的电压放大倍数不产生影响，故要求它对信号频率的容抗越小越好，因此，在低频放大电路中ＣＥ通常也采用电解电容器。
VCC(直流电源)使发射结正偏，集电结反偏；向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容)隔直流、通交流；RB1、RB2(基极偏置电阻)：提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻)：将∆I C →∆U C，使电流放大→电压放大RE(发射极电阻)：稳定静态工作点“Q ”CE(发射极旁路电容)：短路交流，消除R E 对电压放大倍数的影响（二）直流分析断开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如下图所示，此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。
电路工作要求：I1≥ (5 ~ 10)IBQ，UBQ≥ (5 ~ 10)UBEQ求静态工作点Q：方法1.估算工作点Q不稳定的主要原因：Vcc波动，管子老化，温度变化稳定Q点的原理：方法2.利用戴维宁定理求IBQ（三）性能指标分析将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源VCC短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号电路型代入，便得到放大电路小信号电路模型如下图所示。
1.电压放大倍数2.输入电阻3.输出电阻 R o = R C 没有旁路电容C E 时：1.电压放大倍数源电压放大倍数2.输入电阻3.输出电阻 R o = R C例题分析例题1.电路如图所示，⎰︉︉ϒβ = 100，R S = 1 k Ω，R B1= 62 k Ω，R B2= 20 k Ω, R C = 3 k Ω，R E =1.5 k Ω ，R L = 5.6 k Ω，V CC = 15 V 。
放大电路的三种组态如何识别、比较，并且有什么特点和用途
放大电路的三种组态如何识别、比较，并且有什么特点和用途放大电路的三种组态如何判别，怎么做三种组态比较，放大电路的三种组态有什么特点和用途。
1、三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路2、三种组态的比较3、三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。
适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。
在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。
可用于输入级、输出级或缓冲级。
共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。
高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
放大电路的三种组态如何判别，怎么做三种组态比较，放大电路的三种组态有什么特点和用途。
1、三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路2、三种组态的比较3、三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。
适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。
在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。
可用于输入级、输出级或缓冲级。
共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。
高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
《场效应管》课件
场效应管在集成电路中应用广泛，因为其体积小、集成度高、功耗低等特点，晶体管在 音频放大器和功率放大器等大电流、高电压应用领域中应用较多。
优缺点比较
优点
场效应管具有低噪声、高输入阻抗、 低功耗等特点，晶体管具有输出功率 大、响应速度快、线性度好等特点。
开关电路
总结词
场效应管在开关电路中作为开关元件，能够控制电路的通断 状态。
详细描述
场效应管具有快速开关速度和低驱动电流的优点，适用于各 种数字和模拟电路中的开关控制。在开关电路中，场效应管 工作在饱和区和截止区，通过控制栅极电压来控制电路的导 通和截止状态。
振荡电路
总结词
场效应管在振荡电路中作为振荡元件，能够产生一定频率的振荡信号。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的优点，适用于产生高频、低噪声的振荡信号 。在振荡电路中，场效应管工作在放大区或截止区，通过反馈网络控制振荡频率 和幅度。
调制解调电路
总结词
场效应管在调制解调电路中作为调制 和解调元件，能够实现信号的调制和 解调功能。
详细描述
场效应管具有高频率响应和低噪声的 优点，适用于各种通信系统中的调制 解调应用。在调制解调电路中，场效 应管用于信号的调制和解调过程，实 现信号的传输和处理。
行业标准与规范不断完善
03
为了规范市场和推动行业健康发展，未来场效应管行业标准与
规范将不断完善。
THANKS
感谢您的观看
功能。
种类与分类
总结词
场效应管有多种类型和分类方式，按结构可分为结型 和绝缘栅型，按导电沟道可分为N沟道和P沟道。
场效应管工作原理与应用课堂PPT
与三极管输出电阻表达式 rce 1/(ICQ) 相似。
26
▪ MOS 管跨导
gm
iD vGS
Q
利用
ID
COXW
2l
(VGS
VGS
)2
(th)
得
gm
iD vGS
Q 2
COXW
2l
IDQ
三极管跨导
gm
iC vBE
Q
re
38.5ICQ
通常 MOS 管的跨导比三极管的跨导要小一个数 量级以上，即 MOS 管放大能力比三极管弱。
28
MOS 管高频小信号电路模型
当高频应用、需计及管子极间电容影响时，应采用 如下高频等效电路模型。
g + vgs Cgs -
栅源极间 平板电容
因此，非饱和区又称为可变电阻区。
11
数学模型：
VDS 很小 MOS 管工作在非饱区时，ID 与 VDS 之间呈线性关系：
ID
nCOXW
2l
[2(VGS
VGS(th))VDS
VD2S ]
nCOXW
l
(VGS
VGS(th))VDS
其中，W、l 为沟道的宽度和长度。
COX (= / OX) 为单位面积的栅极电容量。
V DS > VGS – VGS(th)
4V 3.5 V
特点：
O
VDS /V
ID 只受 VGS 控制，而与 VDS 近似无关，表现出类似 三极管的正向受控作用。
考虑到沟道长度调制效应，输出特性曲线随 VDS 的增加略有上翘。
注意：饱和区(又称有源区)对应三极管的放大区。
三极管基本放大电路的三种组态
除去信号的输入、输出端。
另一端就是共极三极管基本放大电路的三种组态组态一：共射电路组态二：共集电极电路共集电极组态基本放大电路如图所示。
(1)直流分析(2)交流分析放大倍数／输入电阻／输出电阻组态三：共基极放大电路共基组态放大电路如图交流、直流通路微变等效电路共基极组态基本放大电路的微变等效电路性能指标三种组态电路比较放大电路的三种基本组态2．6．1共集电极放大电路上图（a）是一个共集组态的单管放大电路，由上图（b）的等效电路可以看出，输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极，所以属于共集组态。
又由于输出信号从发射极引出，因此这种电路也称为射极输出器。
下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。
一、静态工作点根据上图（a）电路的基极回路可求得静态基极电流为(2.6.1)二、电流放大倍数由上图（b）的等效电路可知Ai= - (1+β) (2.6.4)三、电压放大倍数由上图（a）可得Re’=Re//RL由式（2．6．4）和（2．6．5）可知，共集电极放大电路的电流放大倍数大于1，但电压放大倍数恒小于1，而接近于1，且输出电压与输入电压同相，所以又称为射极跟随器。
四、输入电阻由图2．6．1（b）可得Ri=rbe+(1+β)Re’由上式可见，射极输出器的输入电阻等于rbe和（1＋β）R、e相串连，因此输入电阻大大提高了。
由上式可见，发射极回路中的电阻R、e折合到基极回路，需乘（1＋β）倍。
五、输出电阻在上图（b）中，当输出端外加电压U。
，而US=0时，如暂不考虑Re的作用，可得下图。
由图可得由上式可知，射极输出器的输出电阻等于基极回路的总电阻（）除以（1＋β），因此输出电阻很低，故带负载能力比较强。
由上式也可见，基极回路的电阻折合到发射极，需除以（1＋β）。
2．6．2共基极放大电路上图（a）是共基极放大电路的原理性电路图。
由图可见，发射极电源VEE的极性保证三极管的发射结正向偏置，集电极电源VCC的极性保证集电结反向偏置，从而可以使三极管工作在放大区，因输入信号与输出信号的公共端是基极，因此属于共基组态。
放大电路组成及三种组态
基本放大器的组成原则
基本放大器通常是指由一个晶体管或场效应管构成的单级放大器。
放大器条件：
1.要有控制元件：晶体管或场效应管;
2.要有电源--提供能量; 3.偏置在放大区; 4.待放大信号一定加在发射结(或栅源结),不可加到集电极(或漏极);
iC iE I S (e
信号从基极输入, 从发射极输出, ------共集电极
信号从发射极输入, 从集电极输出, ------共基极
第二章
以用途最为广泛的阻容耦合共发射极放大器为例：
▲ 管子--核心控制元件; ▲ RB--偏置电阻, 保证发射结正偏,(放大区); ▲ UCC---能源, 同时保证集电结反偏, 管子工 作在放大区; ▲ RC---集电极负载电阻, 将变化电流转变为 变化电压;
u u u i i i u i (R // R ) u
C
2 1000 10 10
晶体管放大器电路结构及放大原理
u BE UT
1) I S e
u BE UT
5.信号可从集电极或发射极输出,不可从基极(或栅极)输出; 6.要有一定的负载(RC或RE), 将变化电流转为变化电压。
第二章 根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，实际有共发射极、 共集电极和共基极三种基本(组态)放大器。
信号从基极输入, 从集电极输出, ------共发射极
RB
C1 RS +
RC
C2 RL
+ UO
UCC
Us
+ Ui
-
-
控制
▲ 信号源通过耦合电容C1输入到管子基极; ▲ 放大了的信号又通过耦合电容C2输出到负载RL;
6放大电路的三种基本组态
一、复习引入复习基本共射极放大电路的结构及各元件的名称和作用。
二、新授（一）基本共射极放大电路分析（1）基本共射极放大电路的静态工作点无输入信号（u i=0）时电路的状态称为静态，只有直流电源U cc加在电路上，三极管各极电流和各极之间的电压都是直流量，分别用I B、I C、U BE、U CE表示，它们对应着三极管输入输出特性曲线上的一个固定点，习惯上称它们为静态工作点，简称Q点。
I B、I C、U BE、U CE通常表示为I BQ、I CQ、U BEQ 和U CEQ。
(a)共射放大电路 (b)直流通路图1 共射基本放大电路及其直流通路静态值既然是直流，故可用交流放大电路的直流通路来分析计算。
在如图1（b）所示共射基本电路的直流通路中，由+U cc —R b—b极—e极—地可得:一般U CC>U BEE，则I BQ=（U CC-U BEQ）/R b≈U CC/R b当U CC和R b选定后，偏流I B即为固定值，所以共射极基本电路又称为固定偏流电路。
如果三极管工作在放大区，且忽略I CEO，则I CQ≈βI BQ由+U cc—R c b极—c极—e极—地可得U CEQ=U CC=I CQ R C如果按上式算得值小于0.3V，说明三极管已处于或接近饱和状态，I CQ将不再与I BQ成β倍关系。
此时I CQ称为集电极饱和电流I CS，集电极与发射极间电压称为饱和电压U CES。
U CES值很小，硅管取0.3V。
可由下式求得I CS =(U CC-U CES)/R C一般情况下，U cc>U CESI CS≈U CC/R C（2）微变等效电路分析法共射基本放大电路的微变等效电路，如图2所示。
从图中可以看出，输入电阻R i为R b与r be的并联值，所图2 R i基本共射电路的微变等效电路R i=R b//r be≈r be当us被短路时，i b=0,i c=0，从输出端看进去，只有电阻Rc，所以输出电阻为R0=R C从图2中输入回路可以看出U i=i b r be令RL′=RC//RL，其输出电压为U O=-i c(R C//R L)=-i c R L′=-βi b R L′因此，电压放大倍数为A u=u o/u i=-iβR L/r be式中，负号表示U0志u r相位相反。
场效应管讲解课件
$number {01}
目录
• 场效应管简介 • 场效应管的应用 • 场效应管的参数与规格 • 场效应管的选择与使用 • 场效应管的发展趋势与未来展望
01
场效应管简介
定义与特性
01
场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）：是一种 利用电场效应控制电流的半导体 器件。
新型材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型材料如碳纳米管、二维材料等 将被应用于场效应管的制造，提高其性能和稳定性。
制程工艺的优化
随着制程工艺的不断进步，场效应管的尺寸将进一步缩小，从而提 高集成度和效率。
智能化与自动化的提升
未来场效应管的生产将更加智能化和自动化，提高生产效率和产品 质量。
应用领域的拓展
常见问题与解决方案
问题1
场效应管发热严重
解决方案
检查电路是否正常工作，确保散热措施有效。
问题2
场效应管性能不稳定
解决方案
检查电路参数是否匹配，确保工作条件符合要求。
场效应管损坏
问题3
解决方案
检查电路是否存在短路或过载现象，选用更高耐压和电 流的场效应管。
05
场效应管的发展趋势与未来 展望
技术创新与进步
在规定条件下，允许的最大漏极电 流。
交流参数
跨导gm
栅极电压变化与漏极电流变化 的比值。
输出电容COSS
漏源电压变化与漏极电流变化 的比值。
截止频率fT
场效应管的工作频率上限。
低频跨导gmT
漏极电流变化与栅极电压变化 的比值，考虑了漏源电压的影响
。
极限参数
最大允许漏源电压VDSM
在正常工作中，漏源极间允许的最大电压。
放大电路的三种组态
+ ui
us– –
Rc +C2+UCC
CR1+b
T
RL
+ uo –
RS u–+s
+ ui –
+UCC
Rb1
+C2 + Rs +C1
Re
RL
uo –
us+~ ui --
Rc
Cb
Rc Rb2
有
无
有
有
有
无
反相
同相
同相
中等
最强
最小
中等
最强
中等
+UCC
+ uo
RL -
通频带
最窄
中等
最宽
小贝壳
共发射极放大电路
共集电极放大电路
共基极放大电路
电路图
Rb
C1+
RS +
+ ui
us– –
Rc +C2+UCC
CR1+b
T
RL
+ uo –
RS u–+s
+ ui –
+UCC
Rb1
+C2 + Rs +C1
Re
RL
uo –
us+~ u;UCC
+ uo
RL -
电压放 大倍数
电流放 大倍数
Ui和uo 的相位
输入 电阻
输出 电阻
大 大 反相 中等 中等
小于1，近似等于1 大 同相 最大 最小
大 小于1，近似等于1
同相 最小 中等
共发射极放大电路
场效应管放大电路的三种组态
场效应管放大电路的三种组态场效应管放大电路，听起来是不是有点高大上？其实吧，咱们平时接触的电子设备，里面可是少不了这个小家伙的身影。
别小看它，这可是个神奇的角色，能让微弱的信号变得强大，简直是电子界的“超级英雄”！今天咱们就聊聊场效应管放大电路的三种组态，顺便八卦一下它们各自的特点。
首先得说说这个“共源放大电路”。
这个配置，简单来说就是把场效应管的源极接地，输入信号从栅极进来，输出信号从漏极出来。
想象一下，像是在搞一场盛大的派对，信号在栅极就像是个兴奋的小伙伴，来了就想尽情玩耍。
信号经过场效应管的放大，最终在漏极那儿炸开了花，哇，真是热闹非凡！而且呢，这个组态还自带相位反转，感觉就像你和朋友自拍，结果转了一下方向，大家都笑得特别开心。
不过有一点，要是输入信号太强，那可就得小心了，场效应管也有它的脾气，别惹它发火。
接下来聊聊“共栅放大电路”。
这个配置可是个有趣的存在。
栅极接在输入信号上，源极接地，漏极负责输出。
想象一下，像是一个高冷的学霸在教室里，大家都想听他的课，但他不太想多说。
输入信号在栅极那儿悄悄涌入，经过场效应管的放大，输出信号在漏极那儿静悄悄地被释放。
这个组态的特点是输入阻抗高、输出阻抗低，真的是个“低调奢华有内涵”的角色。
使用这个电路，信号通过的那一瞬间，简直是如沐春风，让人感觉特别舒畅。
然后就是“共漏放大电路”。
这个家伙可是个风趣的角色，输入信号通过栅极，输出信号从源极出来，而漏极直接接到电源。
想象一下，这就像是一位充满活力的舞者，永远在舞台上挥洒热情。
信号经过场效应管的放大，直接从源极输出，仿佛在说：“来啊，大家一起嗨起来！”这个配置的特点是它的增益比较低，但在一些特定的场合，比如大功率输出时，这个组态可真是个“顶梁柱”，能让整个系统稳定运行。
再加上它能提供较大的电流输出，真是让人觉得特别有安全感。
说到这，可能你会问，三种组态哪个更好呢？其实吧，这就像是不同的调味料，各有各的风味。
场效应管
U
GSQ
U GQ U SQ V GG I DQ Rs
U
DSQ
V DD I DQ Rs
uGS V GG i D Rs 2 [ uGS 1] i D I DO U GS(th)
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14
（3）共漏放大电路的动态分析
U DSQ VDD
联立(1)、(2)可解得 UGSQ 路 I DQ ( Rd Rs ) 和IDQ。当然，有两个解，取 其中有物理意义的解。
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8
3. 场效应管放大电路的动态分析
（1）场效应管的低频小信号模型
i D f (uGS , uDS )
全微分
i D diD uGS i D uGS
1
1. 场效应管放大电路的三种组态
d g
+
s
g
s
+
d
+ ui -
Rd
R L uo –
+ ui -
Rs
R L uo –
图 2.7.1(a) JFET 共源电路
图 2.7.1(b) JFET 共漏电路
s
d
+ ui -
g
Rd
RL
+ uo –
• uGS控制iD； • 工作于恒流区； • g~b、s~e、d~c
UT UT Ro IT U T / Rs g mU gs UT U T / Rs g m ( U T )
图 2.7.13 微变等效电路 图 2.7.12 共漏放大电路
gmU gs Rs 1 1 Uo gm Rs Rs // Au gm U i U gs gmU gs Rs 1 gm Rs 1 / Rs g m
放大电路的三种组态的识别与比较，放大电路的三种组态的特点与用途
放大电路的三种组态的识别与比较，放大电路的三种组态的特点与用途放大电路的三种组态分为共基，共集，共射三种组态。
放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等，这些器件也称为有源器件。
放大电路的三种组态判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路；信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电路；信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路。
放大电路的三种组态如何判别，怎么做三种组态比较，放大电路的三种组态有什么特点和用途。
共射基本放大电路一个晶体三极管可以看作为一个双口有源网络，由于晶体三极管只有三个极端，因此其中必须有一个极端作输入和输出的公共端。
如果以其中发射极e作为输入和输出的公共端，基极b作为输入，集电极c 作为输出，则该放大电路称为共射放大电路。
相应地以基极b作为输入和输出公共端，发射极e作为输入，集电极c 作为输出的称为共基放大电路。
以集电极c 作为输入和输出公共端，基极b作为输入，发射极e作为输出的称为共集放大电路。
这称为晶体三极管放大电路的三种基本放大组态。
放大电路三种基本组态（a）共射放大电路（b）共基放大电路（c）共集放大电路1、三种组态的判别以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电路信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路2、三种组态的比较3、三种组态的特点及用途共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。
适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。
在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。
可用于输入级、输出级或缓冲级。
共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。
高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
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g m RS' >> 1 ，因此 Au ≤ 1 ，表现电压跟随性质。 表现电压跟随性质。 电压跟随性质 一般有
(2)输入电阻 (2)输入电阻
ri = RG + RG1 / / RG 2 ≈ RG
RG可选值很大，使共漏电路的输入电阻很高。 可选值很大，使共漏电路的输入电阻很高。
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' RS + rbe 约为几百欧姆至几千欧姆， 因为 Re约为几百欧姆至几千欧姆， 所以 ro ≈ 1+ β 可见，共集电路的输出电阻很低，带负载能力强。 可见，共集电路的输出电阻很低，带负载能力强。
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4、特点 电压跟随；输入电阻大；输出电阻小。 电压跟随；输入电阻大；输出电阻小。
输入回路与输出回路 的公共端为集电极的电路 称共集电极电路， 称共集电极电路，简称共 集电路（记为C C 集电路（记为C·C）。
共集放大电路
该电路的特点是信号由b 该电路的特点是信号由b、c 极间加入， 极间取出。 极间加入，从e、c极间取出。 由于输出电压从发射极获得， 由于输出电压从发射极获得， 故也称共集放大电路为射极 故也称共集放大电路为射极 输出器。 输出器。
该电路的特点是信号 极间加入， 由e、b极间加入，从 极间取出。 c、b极间取出。
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2、静态分析 共基电路的直流通路与共射接法下的固定分压式 电路相同。计算工作点的方法也完全相同。 电路相同。计算工作点的方法也完全相同。
（a）电路
（b）直流通路
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3、动态分析
Uo ro = Io
RL =∞ U S =0
由 产生的输出电 Uo 流在e处有三个分流， 流在e处有三个分流， 列电流方程式： 列电流方程式： 1 Uo Uo 1 I o = I Re + I b + β I b = + (1 + β ) ' = Uo + ' Re RS + rbe Re RS + rbe 1+ β
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2、静态工作点
U GQ = 0
U GSQ = − I DQ RS
I DQ = I DSS U GSQ 1 − U GS ( off )
2
U DSQ = VDD − I DQ ( RD + RS )
U U 静态工作点为： I DQ、 GSQ 、 DSQ 静态工作点为：
= U o' ( 1 + gm ) RS
2
联立求解可得 I DQ和U GSQ。 因此
U DSQ = VDD − I DQ ( RD + RS )
则I DQ、 GSQ U DSQ U 、 为所求的静态工作点。 为所求的静态工作点。
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3、动态性能分析 分压供偏式共源放大 电路的微变等电路
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(1)电压放大倍数 (1)电压放大倍数
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一、自给偏压共源放大电路
1、电路形式及特点 图为N沟道结型场效应管共源放大电路， 图为N沟道结型场效应管共源放大电路，只有在 管子栅－ 小于零时电路才能正常工作。 管子栅－源之间电压 U GS 小于零时电路才能正常工作。
该电路是典型的自给 偏压电路， 偏压电路，它是靠源 极电阻上的电压为栅 －源提供一个负的偏 自给偏压。 故称自给偏压 压，故称自给偏压。
分压来设置偏压， 它靠 R1 R2 对电源VDD 分压来设置偏压， 与 故称分压式偏置电路 分压式偏置电路。 故称分压式偏置电路。
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1、求静态工作点
U GSQ = R1 VDD − I DQ RS R1 + R2
I DQ = I DSS
U GSQ 1 − U GS ( off )
h参数微变等效电路
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(2)输入电阻 (2)输入电阻
ri = Rb / /[ rbe + (1 + β ) R ]
' e
可见， 可见，共集电路的输 入电阻较高， 入电阻较高，对信号 源的影响小。 源的影响小。
h参数微变等效电路
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(3)输出电阻 (3)输出电阻
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3、动态性能分析 共漏放大电路 的微变等电路
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(1)电压放大倍数 (1)电压放大倍数
' U o = g mU gs ⋅ RS
' RS = RS / / RL
' U i = U gs + U o = U gs (1 + g m RS )
' g m RS Au = ' 1 + g m RS
输入电阻大，可放在输入级。 输入电阻大，可放在输入级。 输出电阻小，可放在输出级。 输出电阻小，可放在输出级。 也可放在中间级，进行隔离，起阻抗变换作用。 也可放在中间级，进行隔离，起阻抗变换作用。
模拟电子技术 Re
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二、共基放大电路
1.电路形式 1.电路形式 输入、 输入、输出回路 的公共端为基极的电 路称共基极电路， 路称共基极电路，简 称共基电路（ 称共基电路（记为 C·B）。 B
(3)输出电阻 (3)输出电阻
ro = RC / / ro' = RC / / rcb ≈ RC
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三、放大电路三种组态的性能比较
晶体管单管放大电路的三种基本接法的特点归纳如下： 晶体管单管放大电路的三种基本接法的特点归纳如下： CE”电路：既能放大电流又能放大电压， (1)“CE”电路：既能放大电流又能放大电压，输入电阻在 三种电路中居中， 输出电阻较大， 频带较窄。 三种电路中居中 ， 输出电阻较大 ， 频带较窄 。 常作为低频 电压放大电路的单元电路。 电压放大电路的单元电路。 CC”电路：只能放大电流不能放大电压， (2)“CC”电路：只能放大电流不能放大电压，是三种接法 中输入电阻最大、 输出电阻最小的电路， 中输入电阻最大 、 输出电阻最小的电路 ， 并具有电压跟随 的特点。 常用于电压放大电路的输入级和输出级， 的特点 。 常用于电压放大电路的输入级和输出级 ， 在功率 放大电路中也常采用射极输出的形式。 放大电路中也常采用射极输出的形式。 (3)“CB”电路：只能放大电压不能放大电流，输入电阻小， CB” 电路： 只能放大电压不能放大电流， 输入电阻小， 电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当， 电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当 ， 频率特性是三 种接法中最好的电路。常用于宽频带放大电路。 种接法中最好的电路。常用于宽频带放大电路。
r ≈R
RG 可取值很大。 可取值很大。
(3)输出电阻 (3)输出电阻 o 显见
r
ro ≈ RD
可见，共源电路与共射电路类似。 可见，共源电路与共射电路类似。
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二、分压供偏式共源放大电路
1、电路形式及特点
如图所示为N沟 如图所示为 沟 道耗尽型绝缘栅 场效应管构成的 共源放大电路。 共源放大电路。
U i = U gs
Au = − g m R
'
' D
其中 RD = RD / / RL
可见，场效应管共源放大电路也有电压放大作用，并且 U o 可见，场效应管共源放大电路也有电压放大作用， 电压放大作用 反相位。 与 U i 反相位。
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(2)输入电阻 (2)输入电阻
ri
由图显见 i G 因栅流基本为零， 因栅流基本为零，
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2、静态分析 入手： 从IBQ入手：
I BQ
直流通路
VCC − U BE = Rb + (1 + β ) Re
I CQ = β I BQ
Байду номын сангаас
U CEQ = VCC − I CQ ⋅ Re
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3、动态分析
Uo (1)电压放大倍数 (1)电压放大倍数 Au = Ui
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第四节 放大电路的三种组态和性能分析
一、共集放大电路（CC组态，射极输出器，电压跟随器） 共集放大电路（CC组态，射极输出器，电压跟随器） 组态 1、电路型式 c极没有电阻 极没有电阻 不需要） （不需要）
e极必有电阻 极必有电阻 取出电压） （取出电压）
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N沟道结型场效应管 沟道结型场效应管 漏极 栅极 基极
NPN型晶体管 型晶体管 集电极
源极
射极
场效应管的三个电极源极、 场效应管的三个电极源极、栅极和漏极与晶体管的三个 极发射极、基极和集电极相对应， 极发射极、基极和集电极相对应，因此在组成放大电路时也 有三种接法， 共源放大电路、共漏放大电路和 有三种接法，即共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电 由于共栅电路很少使用， 路。由于共栅电路很少使用，本节只对共源和共漏两种电路 进行分析。 进行分析。
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3、动态性能分析 与晶体管的h参数等效模型类比： 与晶体管的 参数等效模型类比： 参数等效模型类比
微变等效
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自给偏压共源放大 电路的微变等电路
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(1)电压放大倍数 (1)电压放大倍数