电路与模拟电子第三章PPT课件
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第3章正弦交流电路电路与模拟电子技术(1)
j 3π 4 ( π 2) 5π 4 0
j 5π 4 2π 3 π 4
( 2 ) i1 ( t ) 10 cos( 100 π t 30 )
0
i2 ( t ) 10 sin( 100 π t 15 )
0
i1 ( t ) 10 sin(100πt 1200 )
i1 i2
称i1超前于i2
t
j 12 < 0
i2 i1
称i1滞后于i2
t
1
2
20
称i1与i2 同相位
t
1=
j 1 2 = 0
i1 i2
j 12 = 1800
i1 i2
i1与i2 反相位
t
1 2
12
15
例
解
计算下列两正弦量的相位差。
(1) i1 ( t ) 10 sin(100π t 3π 4) i2 ( t ) 10 sin(100π t π 2)
60 o 30 o
I 860 A I 6 30 A
o 1
. o 2
.
I2
相量图 相量式
22
正弦量的相量表示：
有效值相量
复数的模表示正弦量的有效值 复数的幅角表示正弦量的初相位
u(t ) 2U cos( t ) U U
幅值相量 复数的模表示正弦量的幅值
复数的幅角表示正弦量的初相位
第3章 正弦交流电路
3.1 正弦量的基本概念 3.2 正弦量的相量表示法及相量图 3.3 正弦稳态电路的相量模型
3.4 阻抗和导纳
3.5 阻抗的串联与并联
3.6 正弦稳态电路的分析
3.7 正弦稳态电路的功率及功率因数的提高
j 5π 4 2π 3 π 4
( 2 ) i1 ( t ) 10 cos( 100 π t 30 )
0
i2 ( t ) 10 sin( 100 π t 15 )
0
i1 ( t ) 10 sin(100πt 1200 )
i1 i2
称i1超前于i2
t
j 12 < 0
i2 i1
称i1滞后于i2
t
1
2
20
称i1与i2 同相位
t
1=
j 1 2 = 0
i1 i2
j 12 = 1800
i1 i2
i1与i2 反相位
t
1 2
12
15
例
解
计算下列两正弦量的相位差。
(1) i1 ( t ) 10 sin(100π t 3π 4) i2 ( t ) 10 sin(100π t π 2)
60 o 30 o
I 860 A I 6 30 A
o 1
. o 2
.
I2
相量图 相量式
22
正弦量的相量表示：
有效值相量
复数的模表示正弦量的有效值 复数的幅角表示正弦量的初相位
u(t ) 2U cos( t ) U U
幅值相量 复数的模表示正弦量的幅值
复数的幅角表示正弦量的初相位
第3章 正弦交流电路
3.1 正弦量的基本概念 3.2 正弦量的相量表示法及相量图 3.3 正弦稳态电路的相量模型
3.4 阻抗和导纳
3.5 阻抗的串联与并联
3.6 正弦稳态电路的分析
3.7 正弦稳态电路的功率及功率因数的提高
模拟电路第三章 多级放大电路
整理ppt
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1(Rc∥RL)
2 Rbrbe
AcRbrb(R ec2 ∥ (1R L))Re
KCMRA Ad c Rb2 rb(R eb2(1rbe))Re
整理ppt
2. 单端输入双端输出
共模输入电压 差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
3.3.2 差分放大电路
一、电路的组成
零点 漂移
参数理想对称： Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T2在任何温度下特性均相同。 uI1与uI2所加信号大小相等、极性相同——共模信号
整理ppt
二、长尾式差分放大电路
典型电路
信号特点？ uI1与uI2所加信号大小相等、极性相反——差模信号
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干扰； 或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法： 双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、 单端输入单端输出。
整理ppt
三、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变化，所以
共模放大倍数 Ac
uO c uIc
参数理想对称A时 c 0
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
Re负反馈作用抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
整理ppt
3. 放大差模信号 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即
uI1uI2uId/2
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2 u O 2 u C1
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1(Rc∥RL)
2 Rbrbe
AcRbrb(R ec2 ∥ (1R L))Re
KCMRA Ad c Rb2 rb(R eb2(1rbe))Re
整理ppt
2. 单端输入双端输出
共模输入电压 差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
3.3.2 差分放大电路
一、电路的组成
零点 漂移
参数理想对称： Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T2在任何温度下特性均相同。 uI1与uI2所加信号大小相等、极性相同——共模信号
整理ppt
二、长尾式差分放大电路
典型电路
信号特点？ uI1与uI2所加信号大小相等、极性相反——差模信号
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干扰； 或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法： 双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、 单端输入单端输出。
整理ppt
三、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变化，所以
共模放大倍数 Ac
uO c uIc
参数理想对称A时 c 0
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
Re负反馈作用抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
整理ppt
3. 放大差模信号 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即
uI1uI2uId/2
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2 u O 2 u C1
中南大学电路与模拟电子技术(计算机类专用) 第3章 正弦交流电路PPT课件
5.2 正弦量2 (ti)为正弦量随时间变化的核心部分，它反映了正弦量的
变化进程，称为正弦量的相角或相位。
( )就是相角随时间变化的频率，即
d (t
dt
i
)
单位：rad/s，它是反映正弦量变化快慢的要素。
、T和f三者之间的关系:
T2
2f
频率f的单位为赫芝（HZ）
1KH 1Z30HZ 1MH 1Z 60 HZ
在工程实际中，往往以频率的大小作为区分电路的标志，如高频
电路，低频电路。
5
<三> 初相角Yi
i= Imcos( t+i)
5.2 正弦量3 它是正弦量在t=0时刻的相角，即 (ti)/t 0i
单位：弧度或度 ( 0 ) 。
i 主值范围内取值
iImcost(76)Imcost(56)
Yi的大小与计时起点的选择有关。
正弦交流电路 章3第
第5章 正弦交流电路相量法
掌握相量与正弦量的关系；电阻、电容和电感元件电压和电 流的相量关系。掌握用相量法分析正弦稳态电路的方法（包 括结点法、网孔法、叠加定理和戴维宁定理），掌握正弦电 路功率计算问题。 注意：直流电路的一般分析方法和电路定理同样可用于分析
正弦稳态电路。 相量是正弦量的一种表示方法，它们之间是一一对应 关系， 而相量不等于正弦量。
A B B A e ejj B a B Aej(a b)B A(ab)
几何意义： j
B A/B
A
1
16
3.2.3 相量法的基础
一、正弦量5的.相3量相量法的基础1
欧拉公式： co sjsin ej
i 2Icost (i)Re2[Iej(ti)] Re2[Iejiejt]
变化进程，称为正弦量的相角或相位。
( )就是相角随时间变化的频率，即
d (t
dt
i
)
单位：rad/s，它是反映正弦量变化快慢的要素。
、T和f三者之间的关系:
T2
2f
频率f的单位为赫芝（HZ）
1KH 1Z30HZ 1MH 1Z 60 HZ
在工程实际中，往往以频率的大小作为区分电路的标志，如高频
电路，低频电路。
5
<三> 初相角Yi
i= Imcos( t+i)
5.2 正弦量3 它是正弦量在t=0时刻的相角，即 (ti)/t 0i
单位：弧度或度 ( 0 ) 。
i 主值范围内取值
iImcost(76)Imcost(56)
Yi的大小与计时起点的选择有关。
正弦交流电路 章3第
第5章 正弦交流电路相量法
掌握相量与正弦量的关系；电阻、电容和电感元件电压和电 流的相量关系。掌握用相量法分析正弦稳态电路的方法（包 括结点法、网孔法、叠加定理和戴维宁定理），掌握正弦电 路功率计算问题。 注意：直流电路的一般分析方法和电路定理同样可用于分析
正弦稳态电路。 相量是正弦量的一种表示方法，它们之间是一一对应 关系， 而相量不等于正弦量。
A B B A e ejj B a B Aej(a b)B A(ab)
几何意义： j
B A/B
A
1
16
3.2.3 相量法的基础
一、正弦量5的.相3量相量法的基础1
欧拉公式： co sjsin ej
i 2Icost (i)Re2[Iej(ti)] Re2[Iejiejt]
模拟电子技术基础A 第3章习题的答案-PPT课件
U GS 2 ID ID S( 1 ) S U GS (o f) f
2. 两种基本接法电路的分析：CS、CD
2）动态性能指标的计算：微变等效电路
2 gm ID ID O Q U G S (th )
2 g ID ID m S S Q U G S (o ff)
3-3已知某N沟道结型场效应管的UGS(off)=- 5V。下表给出 四种状态下的UGS和UDS 的值，判断各状态下的管子工作在什 么区。（ a.恒流区 b.可变电阻区 c.截止区 ）
2. 两种基本接法电路的分析：CS、CD 1）静态工作点的分析计算。 • 利用场效应管栅极电流为0，得到栅源电压与 漏极电流之间关系式。 • 列出场效应管在恒流区的电流方程。 联立上述两方程，求解UGSQ和IDQ，并推算 UDSQ。 • 注意解算后应使得管子工作在恒流区。
5
U 2 GS ID IDO ( 1 ) U GS (th )
－
3-7：如图所表示的电路图。已知 UGS=-2V,场 效应管子的IDSS=2mA,UGS(off)=-4V。
• 1.计算ID和Rs1的值。
解：
I I ( 1 ) 0 . 5 m A D Q D S S U G S ( o f f)
2
U G S Q
U GSQ U GQ U SQ 2V RS1 U GSQ ID 2V 4 k 0 . 5 mA
3-4: 判断图所示的电路能否正常放大 ，并说明原因。
• 绝缘栅型N沟道耗尽型ห้องสมุดไป่ตู้场效应管。 • 因为没有漏极电阻， 使交流输出信号到地 短路uo无法取出。 • 不能。
3-4: 判断图所示的电路能否正常放大 ，并说明原因。
• 满足正常放大条件。 如在输入端增加大电 阻RG,可有效提高输入 电阻。 • 能。
模拟电子技术基础 3.3差分放大电路PPT课件
uod = 2ic1RL
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
模拟电子技术第三章 场效应三极管
+
d g s
源 极
上页 下页 首页
栅 极
N沟道结型场效应管的结构和符号
3
s
2. 工作原理
⑴ 当uDS = 0 时， uGS 对耗尽层和导电沟道的影响。
ID=0 ID=0
d
P+
d
N 型 沟 道
P+ P+
d
P+ P+ P+
g
g
N 型 沟 道
g
s uGS = 0
s uGS < 0
4
预夹断轨迹
恒流区
IDO O
UGS(th) 2UGS(th) uGS/V
O
截止区
uDS/V
转移特性曲线可近似用以下公式表示：
iD I DO ( uGS U GS(th) )
2
当uGS ≥ UGS(th)时
12
上页
下页
首页
2. N沟道耗尽型MOS场效应管 预先在二氧化硅中掺入大 量的正离子，
使uGS = 0 时，
形成一个N型导电沟道。
又称之为反型层 开启电压，用uGS(th)表示
导电沟道随uGS 增大而增宽。
10
B uGS > UGS(th)时 形成导电沟道
上页 下页 首页
uDS对导电沟道的影响
uGS为某一个大于UGS(th)的固定值， 在漏极和源极之间加正电压，且 s uDS < uGS - UGS(th) 即uGD = uGS - uDS > UGS(th) 则有电流iD 产生，
在制造时就具有 原始导电沟道
31
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)： 是结型和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数
d g s
源 极
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栅 极
N沟道结型场效应管的结构和符号
3
s
2. 工作原理
⑴ 当uDS = 0 时， uGS 对耗尽层和导电沟道的影响。
ID=0 ID=0
d
P+
d
N 型 沟 道
P+ P+
d
P+ P+ P+
g
g
N 型 沟 道
g
s uGS = 0
s uGS < 0
4
预夹断轨迹
恒流区
IDO O
UGS(th) 2UGS(th) uGS/V
O
截止区
uDS/V
转移特性曲线可近似用以下公式表示：
iD I DO ( uGS U GS(th) )
2
当uGS ≥ UGS(th)时
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2. N沟道耗尽型MOS场效应管 预先在二氧化硅中掺入大 量的正离子，
使uGS = 0 时，
形成一个N型导电沟道。
又称之为反型层 开启电压，用uGS(th)表示
导电沟道随uGS 增大而增宽。
10
B uGS > UGS(th)时 形成导电沟道
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uDS对导电沟道的影响
uGS为某一个大于UGS(th)的固定值， 在漏极和源极之间加正电压，且 s uDS < uGS - UGS(th) 即uGD = uGS - uDS > UGS(th) 则有电流iD 产生，
在制造时就具有 原始导电沟道
31
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)： 是结型和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数
电子技术基础——电路与模拟电子(第3章)
du(t ) p(t ) = u (t )i (t ) = Cu(t ) dt
(3―6)
对上式从-∞到 进行积分 可得t时刻电容上的储能为 进行积分， 对上式从 到t进行积分，可得 时刻电容上的储能为 计算过程中认为u(-∞)=0。 。 计算过程中认为
ωC (t ) = ∫
t
−∞
p (ξ )d ξ
（3-7）
1 1 1 = + C C1 C2
或写为
C1C2 C= C1 + C2
(3―18)
上式中C为电容 相串联时的等效电容。由式(3―17)画出 上式中 为电容C1与C2相串联时的等效电容。由式 为电容 画出 其等效电路如图3.6(b)所示。同理可得，若有 个电容 k(k=1,2,…,n) 所示。同理可得，若有n个电容 个电容C 其等效电路如图 所示 相串联， 相串联，其等效电容为
第3章 动态电路分析
电容元件及电容电流波形分别如图3.2（ ）、 例3-1 电容元件及电容电流波形分别如图 （a）、 （b）所示，已知 ）所示，已知u(0)=0，试求 ，试求t=1s、t=2s、t=4s时的电 、 、 时的电 容电压u以及 以及t=2s时电容的储能。 时电容的储能。 容电压 以及 时电容的储能
第3章 动态电路分析
电感串并联： 电感串并联：
是电感L 相串联的电路， 图 3.8(a)是电感 1 与 L2 相串联的电路 ， 流过两电感的电流是同一电 是电感 的微分形式和KVL，有 流i。根据电感 。根据电感VAR的微分形式和 的微分形式和 ，
L = L1 + L2
(3―25)
称为电感L1与 L2串联时的等效 称为电感 与 串联时的等效 电感。 由式(3―26)画出相应的等效 电感 。 由式 画出相应的等效 电路如图3.8(b)所示 。 同理 ， 若有 所示。 同理， 若有n 电路如图 所示 个 电感 Lk(k=1,2,…,n) 相 串联 ， 可 推 导其等效电感为
模电第三章之 放大电路的频率响应
C1 + +
+
+
3.3.1 混合 型等效电路
一、混合 型等效电路cBiblioteka brbcrbb
+
b
Ib U be rb b
b
C bc
Ic c
+
gmU be
b
rbe
U be
rbe
C be
e
U ce
(a)三极管结构示意图
e
(b)等效电路
特点：（1）体现了三极管的电容效应 . .
10 f
f
图 3.2.1 的波特图
3.2.1 共射截止频率 f
值下降到 0.707 (即 1 0 )时的频率。 0 2
当 f = f 时，
1 0 0.707 0 2
20 lg 20 lg 0 - 20 lg 2 20 lg 0 - 3(dB )
对数幅频特性：
20 lg Au / dB
实际幅频特性曲线：
0.1 fL fL 10 fL f
0 3dB -20
高通特性：
-20dB/十倍频
-40
当 f ≥ fL(高频)，
幅频特性
Au 1
图 3.1.4(a)
当 f < fL (低频)， Au 1
且频率愈低，Au 的值愈小，
最大误差为 3 dB， 发生在 f = fL处
2
-20 lg 1 f L 20 lg Au f
2
则有：
当 f f L 时， Au 0 dB 20lg
f f 当 f f L 时， lg Au -20 lg L 20 lg 20 f fL
模拟电子电路-第三章场效应管及基本电路
号 MOSFET 表 示 （ Metal Oxide Semiconductor
Field Effect Transistor）。此外，还有以氮化硅
为绝缘体的MNSFET等。
20.03.2020
模拟电子技术
25
源极 栅极 漏极
S
G
D
A 1层
N＋
N＋
耗 尽
L
层
P型 衬 底
W
氧 化层 (S iO 2 )
27
3―2―1 绝缘栅场效应管的结构 3―2―2 N沟道增强型MOSFET
(Enhancement NMOSFET) 一、导电沟道的形成及工作原理
20.03.2020
模拟电子技术
28
UDS
UGS
D
N＋
N＋
导 电沟 道
P型 衬 底
G
B
S
20.03.2020
B
(b )
(c )
图3―6N沟道增强型MOS场效应管的沟道形成及符号
(2) uGS固定，uDS增大，iD增大极小。
20.03.2020
模拟电子技术
21
3. 截止区
当UGS<UGSoff时，沟道被全部夹断，iD=0， 故此区为截止区。
4.击穿区 随着uDS增大，靠近漏区的PN结反偏电压
uDG(=uDS-uGS)也随之增大。
20.03.2020
模拟电子技术
22
ID＞0 D
μn——沟道电子运动的迁移率；
•
Cox——单位面积栅极电容；
•
W——沟道宽度；
•
L——沟道长度(见图3―5(a))；
•
W/L——MOS管的宽长比。
电路与模拟电子课件
电压
电场中两点之间的电位差，单 位为伏特（V）。
电功率
单位时间内电路中消耗或转换 的电能，单位为瓦特（W）。
电路的基本元件
电阻器
限制电流的元件，通常 由导体材料制缘材料制成，单位
为法拉（F）。
电感器
存储磁场能量的元件， 通常由导磁材料制成，
单位为亨利（H）。
03
生物电子元件结合了生物学和电子学的技术，可用于生物医学
检测、治疗和信息处理等领域。
电路与模拟电子在物联网中的应用
传感器节点
电路与模拟电子技术应用于物联网传感器节点，实现各种物理量 的测量和监测。
通信模块
电路与模拟电子技术用于物联网通信模块的设计，实现高效、低 功耗的数据传输。
嵌入式系统
电路与模拟电子技术应用于物联网嵌入式系统的设计，实现各种 智能化的控制和处理功能。
通过实际案例，掌握模拟电路的设计方法和技巧。
THANKS
感谢观看
05
实验与设计
基本实验技能
实验操作规范
掌握实验操作的基本规范，如安全注意事项、实验器材的使用方 法等。
实验数据处理
学会正确记录和处理实验数据，掌握误差分析和减少误差的方法。
实验报告撰写
能够按照规范要求撰写实验报告，清晰表达实验过程、结果和结论 。
电路设计基础
电路分析方法
掌握电路的基本分析方法，如欧姆定律、基尔霍夫定律等 。
集成运算放大器
集成运算放大器的特点
集成运算放大器是一种高度集成化的电子器件，具有高精度、低 噪声、低失真和高稳定性等特点。
集成运算放大器的应用
集成运算放大器在模拟电路中应用广泛，如信号运算、信号处理、 波形发生和滤波等。
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源极s 栅极-g 漏极d
-
-
1.N沟道增强型MOS管 （1）结构
4个电极：漏极D，
源极S，栅极G和 衬底B。 - d
g
符号：
--
b
s
N+
N+
P衬 底
-
衬底b
（2）工作原理
①栅源电压uGS的控制作用
当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在 d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。
两个PN结夹着一个N型沟道。 三个电极：
g：栅极 d：漏极 s：源极
栅极g
-
符号：
-d
g
--
-d
g
--
s N沟道
s P沟道
漏极d
-
p+
p+
N
源极 - s
2. 结型场效应管的工作原理
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加负电压uGS ，令
ddd
uDS =0
①当uGS=0时，为平衡PN结，导 电沟道最宽。
②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层 变宽，导电沟道变窄，沟道电阻 增大。
③当全│合uG拢S│。↑到一定值时 ，沟道会完
定义： 夹断电压UP——使导电沟道完全 合拢（消失）所需要的栅源电压 uGS。
gg g
pp++p+ pp++p+
VVGGGVG G G
NNN
ss s
（2）漏源电压对沟道的控制作用
i D (mA)
4
3
2
△ iD
1
uGS=6V
=5V
△ uGS
=3V
10V
i D (mA)
4
3
2
1
u
DS
(V)
△ iD △ uGS
2 46
u
GS
(V)
2.N沟道耗尽型MOSFET
在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当 uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。
特点：
当uGS=0时，就有沟道 ，加入uDS，就有iD。 当uGS＞0时，沟道增宽 ，iD进一步增加。 当uGS＜0时，沟道变窄 ，iD减小。
恒流区的特点：
△ iD /△ uGS = gm ≈常数 即： △ iD = gm △ uGS
（放大原理）
uGS=-3V 截止区
（c）夹断区（截止区）。
（d）击穿区。
击穿区
u
DS
（2）转移特性曲线： iD=f（ uGS ）│uDS=常数
可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：
4. MOS管的主要参数
（1）开启电压UT （2）夹断电压UP （3）跨导gm ：gm=iD/uGS uDS=const （4）直流输入电阻RGS ——栅源间的等
效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘 层，输入电阻可达109～1015。
二. 结型场效应管
1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）：
4 3
2 1
uGS=6V
uGS =5V uGS =4V uGS=3V
10V
i D (mA)
4
3
2
1
u
DS
(V)
UT
2 46
u
GS
(V)
一个重要参数——跨导gm：
gm=iD/uGS uDS=const (单位mS)
gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。 在输出特性曲线上也可求出gm。
入电阻极高等优点绝，缘得栅到场了效广应泛管应用增。强型
N沟道 P沟道
FET分类：
结型场效应管
耗尽型
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
一. 绝缘栅场效应管
绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，
简称MOSFET。分为： 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
定义：
源极s 栅极-g 漏极d
-
-
++++++++++++
N+
N
P衬 底
-
衬底b
-d
g
--b -
s
夹断电压（ UP）——沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。
3、P沟道耗尽型MOSFET
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流 子不同，供电电压极性不同而已。这如 同双极型三极管有NPN型和PNP型一样 。
Байду номын сангаас
i D (mA)
4 3
2 1
uGS=0V
uGS =-1V uGS =-2V uGS=-3V
10V
i D (mA)
d
id
i D (mA)
uGSS==00VV
g
p+
p+
VDD
VGG
s
uuGGS=S =--11VV
uGS =-2V uGS=-3V
u
DS
设：UT= -3V
四个区： 可变电阻区
（a）可变电阻区
i D (mA)
（预夹断前）。
恒流区 uGS=0V
（b）恒流区也称饱和 区（预夹断 后）。
uGS =-1V uGS =-2V
在靠漏极处夹断——预夹断。
④uDS再↑，预夹断点下移。
NN
预夹断前， uDS↑→iD ↑。 预夹断后， iDS↑→iD 几乎不变。
ss
（3）栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用 iD=f（ uGS 、uDS）,可用输两组特性曲线来描绘。
3、 结型场效应三极管的特性曲线
（1）输出特性曲线： iD=f（ uDS ）│uGS=常数
3.1 场效应管
BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，多数载 流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件
。
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一
种电压控制器件(uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子 参与导电，因此它是单极型器件。
FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输
在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。
dddiiiddd
①当uDS=0时， iD=0。
②uDS↑→iD ↑
→靠近漏极处的耗尽层加宽，
g
沟道变窄，呈楔形分布。 ③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP时，
g pppp++++
pppp++++
VVVDDDDDD
当uGS＞0V时→纵向电场 →将靠近栅极下方的空穴向
下排斥→耗尽层。
再增加uGS→纵向电场↑ →将P区少子电子聚集到 P区表面→形成导电沟道，
如果此时加有漏源电压， 就可以形成漏极电流id。
--
s s VDVDDD VGG -g-g
-d-d
id 二氧化硅
二氧化硅
N
+ N
+
N
+ N
+
P衬P衬底底
bb
定义： 开启电压（ UT）——刚刚产生沟道所需的 栅源电压UGS。
N沟道增强型MOS管的基本特性： uGS ＜ UT，管子截止， uGS ＞UT，管子导通。 uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作 用下，漏极电流ID越大。
②转移特性曲线： iD=f(uGS)uDS=const
可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：
i D (mA)