场效应管放大电路.

2
UGS（th）
UGS（V）
UGS 对ID 控制作用可用 gm 表示
gm
I D UGS
UDS
gm 称为场效应管的跨导。 即为曲线上工作点的切线的斜率
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B、输出特性曲线
I D f (U DS ) UGS 常数
ID/mA I区
16
12
8 4
II 区
4
8 12
II 区为放大区
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S
G+
ugs
_
id
D
+
uds gmugs
_
S
场效应管的输入端可看作开路，输出端 id=gmugs
淮海工学院电子工程系
RG 1
C1
RD UDD
C2
ui
RG RG 2
u RL
o
+
I S RS CS
D
G
RG
Ui
RG 1
U RG 2
RD RL
O
S
淮海工学院电子工程系
D
G
RG
Ui
RG 1
U RG 2
2-6 场效应管放大电路
场效应管： 输入电阻高，稳定性好 结型场效应管(JFET) 绝缘栅型场效应管(IGFET)
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一、绝缘栅型场效应管（MOS管）
N沟 道 结 构
P沟 道
工 作 方 式耗 增 尽 强 型 型
工
作 方 式耗 增
强 尽
型 型
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1、 N沟道增强型绝缘栅型场效应管
N
P型硅衬底
D
G S
显而易见，D、S之间形成了一个背靠背的PN结
S
NP N
D
当 UGS =0时，无论加上什么样的UDS ，D、S之间总有一 个PN结反偏，因此 ID=0
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当 UDS =0， UGS > 0 时，栅极 的金属板与P型硅衬底之间 形成了一平板电容器。
UGS
S EG G
RG RG 2
+ uo IS RS CS
RG1、 RG2 是分压电阻，加入 RG 是为了提高输入电阻
VG
RG RG1
2
RG 2
UDD
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UGS VG VS VG RS ID
RG 2 RG1 RG 2
UDD
RS
I
D
UDS UDD (RD RS )ID
RG 1
RD UDD
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5V 4V UGS=3V UDS / V
2、 N沟道耗尽型绝缘栅型场效应管
S GD
+++
N
N
N沟道 P型硅衬底
D G
S
通过一定工艺使管子本身就具有一定的导电沟道
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转移特性曲线
ID/mA
UGS (off ) UGS 0时
ID
I
DSS
(1
UGS UGS (off
)
)
2
-4
UGS（off）
RD RL
O
S
Ui RG1
GD
RG
Ugs RG 2
RD RL UO
gmUgs
S
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Ui RG1
GD
RG
RG 2
Ugs S
RD gmUgs
RL
UO
Au
Uo Ui
gmUgs ( RD Ugs
//
RL )
gm RL
ri
Ui Ii
RG
RG1
//
RG 2
ro RD
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ui RG 上没有电流，VG 0
C1 RG
UDD
RD
C2
D G
S
+ uo IS RS CS
UGS RS IS RS I D 很显然，由增强型绝缘栅场效应管组成的放大电路，
其UGS必须大于零，因此无法采用该电路
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（2）分压式偏置电路
RG 1
C1
RD UDD
C2
ui
UGS 沟道宽度 ID ， 实 现UGS对I D的 控 制
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（2） 特性曲线 A、转移特性曲线
I D f (UGS ) UDS 常数
ID/mA UDS=常数
16 12 8 4
2
UGS（th）
无 有沟道
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UGS（V）
ID/mA UDS=常数
16 12 8 4
场效应管
双极型； 单极型
流控； 压控
； gm
输入电阻 低； 高
热稳定性 差； 好
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2.6.2 场效应管放大电路
D
C
G
B
S E
GB
SE
DC
共源 (共射 )
共漏 (共集 )
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一般将衬底和 S 极相连
D
G S
D
G S
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1、静态工作点的设置
（1）自给偏置电路
RG 1
N沟道 D
N _ _ _ N
P型硅衬底
耗尽层
由于绝缘层（ SiO2）很薄，很小的UGS 就能产生很强的 电场（方向垂直向下），该电场吸引P型硅衬底中的电子 （少子）到表层，与空穴复合形成由负离子组成的耗尽层
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UGS
S EG G
N沟道 D
N _ _ _ N
P型硅衬底 耗尽层
如果增强UGS 即增强电场，由于吸引了更多的电子， 在耗尽层与SiO2之间形成一个N型层——反型层
D
G S
ID/mA
16 12 8 4
2
UGS（th）
UGS（V）
D G
S ID/mA
-4
UGS（off）
IDSS
增强型与耗尽型的区别：有无原始导电沟道
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UGS/V
P沟道型场效应管则采用N型硅作衬底， 原理完全类似于N型场效应管
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三极管与场效应管的比较：
三极管
S GD
D
N
N
G
P型硅衬底
S
(1) 结构及原理
以P型硅为衬底，在其表面上覆盖一层SiO2 作绝缘 层，再在该层上刻出两个窗口，形成两个高掺杂的 N型区（用N+表示）
在两个N型区上分别引出源极S和漏极D，同时在D 与S之间的SiO2 表面制作一个金属电极——栅极G
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S GD ID
N
该反型层即为沟通源区与漏区的N型导电沟道。
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UGS
S EG G
N沟道 D
N _ _ _ N
P型硅衬底 耗尽层
把开始形成导电沟道时所需的UGS 称为开启电压UGS （th)
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ED
S
EG
G
D
N
N
P型硅衬底
N沟道
导电沟道形成后，加上一定的UDS 将产生ID （管子导通）
IDSS
UGS/V
UGS（off）——夹断电压 IDSS——零偏电流
该类管子一般工作在负栅源电压(UGS(off)< UGS<0) 状态下
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输出特性曲线
ID/mA I区
16
12
8 4
II 区
2V 1V UGS=0V -1V
4
8 12
UDS / V
II 区为放大区
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C2
C1
ui
RG RG 2
IS
+
RS CS
uo
对耗尽型NMOS管而言，UGS 通常取负值
对增强型NMOS管而言，UGS 必须取正值
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2、动态分析
RG 1
C1
RD UDD
C2
ui
RG RG 2
+ uo IS RS CS
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id
D
+
G
uds
+
u_gs
_