场效应管及其基本放大电路

3. MOS管的特性
1)增强型 增强型MOS管 增强型 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 耗尽型MOS管 耗尽型 管
夹断 电压
3. 场效应管的分类
工作在恒流区时g-s、 间的电压极性 工作在恒流区时 、d-s间的电压极性
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 DQ = I DSS (1 −
U GSQ U GS(off)
)2
U DSQ = VDD − I DQ ( Rd + Rs )
3. 分压式偏置电路
即典型的Q点稳定电路 即典型的 点稳定电路
近似分析时可认 为其为无穷大！ 为其为无穷大！
∂iD gm = ∂uGS
U DS
根据i 的表达式或转移特性可求得 根据 D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
& & & = U o = − I d Rd = − g R Au m d & & U gs Ui Ri = ∞ Ro = Rd
U GQ = U AQ = U SQ = I DQ Rs Rg1 Rg1 + Rg2 ⋅ VDD
I DQ = I DO (
U GSQ U GS(th)
− 1) 2
U DSQ = VDD − I DQ ( Rd + Rs )
二、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： 与晶体管的 参数等效模型类比： 参数等效模型类比
问题：uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ ： 可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 可工作在恒流区的场效应管有哪几种
只有u 才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 只有 GS＞0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种 只有u 才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 只有 GS＜0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种
3. 特性
（1）转移特性 ）
iD = f (uGS ) U DS =常量
场效应管工作在恒流区，因而 场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。 （ ） （ ） ＞－U （ ） uDG＞－UGS（off）
漏极饱 和电流 夹断 电压
u DS＞ u GS − U GS(off)
∆iD
低频跨导： 低频跨导：
∆iD gm = ∆uGS
U DS =常量
夹断区（截止区） 夹断区（截止区）
夹断电压
不同型号的管子U （ ） 不同型号的管子 GS（off）、IDSS 将不同。 将不同。
二、绝缘栅型场效应管
1. 增强型管
大到一定 值才开启
高掺杂 耗尽层
空穴
衬底 SiO2绝缘层 反型层
uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当 增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。 反型层将两个N区相接时 形成导电沟道。 区相接时， 反型层将两个 区相接时，形成导电沟道。
若Rd=3k ， Rg=1M ，
& gm=2mS，则 Au = ? ， 与共射电路比较。 与共射电路比较。
3. 基本共漏放大电路的动态分析
& & g m Rs & = U o = I d Rs Au = & & + I R 1+ g R & U i U gs d s m s Ri = ∞
若Rs=3k ，gm=2mS，则
在恒流区时 uGS 2 iD = I DSS (1 − ) U GS(off)
（2）输出特性Βιβλιοθήκη Baidu
iD = f (uDS ) U GS =常量
IDSS g-s电压 电压 控制d-s的 控制 的 等效电阻
可 变 电 阻 区 恒 流 区 击 穿 区
预夹断轨迹， 预夹断轨迹，uGD＝UGS（off） （ ）
iD几乎仅决 定于u 定于 GS
模拟电子技术基础
Fundamentals of Analog Electronic
第五章 场效应管及其放大电路
第五章 场效应管及其放大电路
§5.1 场效应管 §5.2 场效应管基本放大电路
§5.1 场效应管
一、结型场效应管 二、绝缘栅型场效应管 三、场效应管的分类
单极型管∶噪声小、抗辐射能力强、低电压工作 噪声小、抗辐射能力强、
讨论一：利用图示场效应管组成原理性共源放大电路。 利用图示场效应管组成原理性共源放大电路。
讨论二：如何利用Multisim测试场效应管的输出特性
从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点？ 从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点？
§5.2 场效应管基本放大电路
一、场效应管静态工作点的设置方法 二、场效应管放大电路的动态分析 三、场效应管放大电路的频率响应
& Au = ?
基本共漏放大电路输出电阻的分析
Uo Uo 1 Ro = = = Rs ∥ Io U o + g U gm m o Rs
若Rs=3k ，gm=2mS， 则Ro=?
uGD<UGS（off） （ ）
uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大 增大， （ ）且不变，
。
VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的 的增大， 电阻， 几乎不变，进入恒流区， 电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎 仅仅决定于u 仅仅决定于 GS。
场效应管工作在恒流区的条件是什么？ 场效应管工作在恒流区的条件是什么？
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， 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
iD几乎仅仅 受控于u 受控于 GS，恒 流区
用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。 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？ 管工作在恒流区的条件是什么？ 沟道增强型 管工作在恒流区的条件是什么
场效应管有三个极：源极（ ） 栅极（ ）、漏极（ ）， ）、漏极 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、 、 ； 三个工作区域：截止区、恒流区、 对应于晶体管的 、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。 晶体管的截止区 可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。
一、结型场效应管（以N沟道为例）
1. 结构
符号 结构示意图 栅极 漏极
导电 沟道
源极
2. 工作原理
（1）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
（2）漏-源电压对漏极电流的影响
uGD>UGS（off） （ ） uGD＝UGS（off） （ ） 预夹断
一、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， 根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间 、 间 加极性合适的电源
U GSQ = VBB I DQ = I DO ( VBB − 1) 2 U GS(th)
U DSQ = VDD − I DQ Rd
2. 自给偏压电路
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