(整理)场效应管及其放大电路.

第2章基本放大电路

2.11 场效应管及其放大电路

场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。

按结构不同场效应管有两种:

结型场效应管

绝缘栅型场效应管

本节仅介绍绝缘栅型场效应管

按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类

每类又有N沟道和P沟道之分

2.11.1绝缘栅场效应管

1.增强型绝缘栅场效应管

(1)N沟道增强型管的结构

由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。

(2)N沟道增强型管的工作原理

由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN 结。

当U GS > 0 时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；

当U GS U GS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压U DS，则有漏极电流I D产生。在一定的U DS下漏极电流I D的大小与栅源电压U GS有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。

在一定的漏–源电压U DS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压U GS(th）。(3)特性曲线

(4)P沟道增强型

2.耗尽型绝缘栅场效应管

?如果M O S管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。

(1)N沟道耗尽型管

由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在U GS= 0时，若漏–源之间加上一定的电压U DS，也

会有漏极电流I D 产生。

这时的漏极电流用I D S S表示，称为饱和漏极电流。

当U G S>0时，使导电沟道变宽，I D增大；

当U G S<0时，使导电沟道变窄，I D减小；U G S负值愈高，沟道愈窄，I D就愈小。

当U GS达到一定负值时，N型导电沟道消失，

I D= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的U GS称为夹断电压，用U GS(off）表示。

(2)耗尽型N沟道M O S管的特性曲线

耗尽型的MOS管U GS= 0时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。

(3)P沟道耗尽型管

3.场效应管的主要参数

(1)开启电压U G S(t h)：是增强型M O S管的参数

(2)夹断电压U G S(o f f)：

(3)饱和漏电流I D S S：

是结型和耗尽型

M O S管的参数

(4)低频跨导g m

：表示栅源电压对漏极电流的控制能力

极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。场效应管与晶体管的比较

2.11.3场效应管放大电路

场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。???

场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体管的发射极、集电极、基极。

场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构上也相类似。???

场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电路一样，包括静态分析和动态分析。

1.自给偏压式偏置电路

T为N沟道耗尽型场效应管

U G S=–R S I S

=–R S I D

栅源电压U G S是由场效应管自身的电流提供的，故称自给偏压。增强型M O S管因U G S=0时，I D 0，故不能采用自给偏压式电路。静态分析可以用估算法或图解法(略)

估算法：

列出静态时的关系式

对增强型M O S管构成的放大电路需用图解法来确定静态值。

2.分压式偏置电路

(1)静态分析

(2)动态分析

3.源极输出器

当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：

应用举例：