场效应管及其基本放大电路

& 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=?
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
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)
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？
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
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
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
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。
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
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、
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
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
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
∆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。
在恒流区时 uGS 2 iD = I DSS (1 − ) U GS(off)
（2）输出特性
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，GD＝UGS（off） （ ）
iD几乎仅决 定于u 定于 GS
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
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