模电第05章场效应管放大电路(康华光)-1.
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电子技术基础(第五版)康华光05场效应管放大电路
场效应管放大电路的故障排除方法
检查输入信号
确保输入信号在合适的范 围内，避免过大或过小。
稳定电源
采取措施稳定电源，减少 电源波动对电路的影响。
调整偏置电压
根据需要调整偏置电压， 确保场效应管工作在合适 的点。
更换元件
对于老化或损坏的元件， 应及时更换。
场效应管放大电路的维护与保养
定期检查
定期检查电路的各项参数，确保其工作正常 。
电压放大器
由电压放大器组成，负责将输入信号进行电 压放大。
输出级
负责将放大的信号输出到负载。
电流放大器
由电流放大器组成，负责将输入信号进行电 流放大。
场效应管放大电路的工作原理
电压放大作用
利用场效应管的电压放大作用，将输入信号 的电压进行放大。
电流放大作用
利用场效应管的电流放大作用，将输入信号 的电流进行放大。
电子技术基础(第五 版)康华光05场效应 管放大电路
目 录
• 场效应管放大电路概述 • 场效应管放大电路的组成与工作原理 • 场效应管放大电路的设计与实现 • 场效应管放大电路的常见问题与解决方案 • 场效应管放大电路的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
场效应管放大电路概述
场效应管放大电路的定义与特点
场效应管放大电路
利用场效应管的电压控制电流的特性 ，将微弱的信号电压放大成较强的输 出电流或电压的电路。
特点
输入阻抗高、噪声低、稳定性好、易 于集成。
场效应管放大电路的基本原理
工作原理
在场效应管的栅极施加电压，控制源 极和漏极之间的电流，实现信号的放 大。
放大倍数
场效应管放大倍数取决于其内部结构 与参数，可通过外部电路调整。
模拟电子技术 康华光
模拟电子术
多媒体课件
南通大学电子信息学院 章国安
CH1 绪论
新年祝福短信
愿您的快乐被三极管放大，生活的磕 磕碰碰被二极管整流，一切幸福被爱的芯 片集成，被生活的电容储存，让我触发一 个更高的欢乐电平，祝您新年吉祥、如意、 快乐！
CH1 绪论
目录
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 绪论 运算放大器 二极管及其基本电路 双极结型三极管及放大电路基础 场效应管放大电路 模拟集成电路 反馈放大电路 功率放大电路 信号处理与信号产生电路 直流稳压电源
其中
vo vi
io Ai ii
vo Ar ii
io Ag vi
Av、Ai 常用分贝（dB）表示。
电压增益 20lg Av 电流增益 20lg Ai
功率增益 10lg AP
(dB) (dB)
(dB)
1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
A. 频率响应及带宽
CH1 绪论
在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化 的稳态响应，称为放大电路的频率响应。
其中
VS 2VS 1 1 (sin0 t sin30 t sin50 t ) 2 π 3 5
2π 0 T
VS ——直流分量 2
2VS ——基波分量 π
2VS 1 ——三次谐波分量 π 3
1.2 信号的频谱
2. 信号的频谱
CH1 绪论
频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信 号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。 B. 方波信号
则电流增益为
io Ro Ai Ais ii Ro RL Rs i i is Rs Ri
由此可见
多媒体课件
南通大学电子信息学院 章国安
CH1 绪论
新年祝福短信
愿您的快乐被三极管放大，生活的磕 磕碰碰被二极管整流，一切幸福被爱的芯 片集成，被生活的电容储存，让我触发一 个更高的欢乐电平，祝您新年吉祥、如意、 快乐！
CH1 绪论
目录
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 绪论 运算放大器 二极管及其基本电路 双极结型三极管及放大电路基础 场效应管放大电路 模拟集成电路 反馈放大电路 功率放大电路 信号处理与信号产生电路 直流稳压电源
其中
vo vi
io Ai ii
vo Ar ii
io Ag vi
Av、Ai 常用分贝（dB）表示。
电压增益 20lg Av 电流增益 20lg Ai
功率增益 10lg AP
(dB) (dB)
(dB)
1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
A. 频率响应及带宽
CH1 绪论
在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化 的稳态响应，称为放大电路的频率响应。
其中
VS 2VS 1 1 (sin0 t sin30 t sin50 t ) 2 π 3 5
2π 0 T
VS ——直流分量 2
2VS ——基波分量 π
2VS 1 ——三次谐波分量 π 3
1.2 信号的频谱
2. 信号的频谱
CH1 绪论
频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信 号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。 B. 方波信号
则电流增益为
io Ro Ai Ais ii Ro RL Rs i i is Rs Ri
由此可见
《模拟电子技术基础(第五版 康华光主编)》 复习提纲
模拟电子技术基础复习提纲第一章绪论）信号、模拟信号、放大电路、三大指标。
（放大倍数、输入电阻、输出电阻）第三章二极管及其基本电路）本征半导体：纯净结构完整的半导体晶体。
在本征半导体内，电子和空穴总是成对出现的。
N型半导体和P型半导体。
在N型半导体内，电子是多数载流子；在P型半导体内，空穴是多数载流子。
载流子在电场作用下的运动称为漂移；载流子由高浓度区向低浓度区的运动称为扩散。
P型半导体和N型半导体的接触区形成PN结，在该区域中，多数载流子扩散到对方区域，被对方的多数载流子复合，形成空间电荷区，也称耗尽区或高阻区。
空间电荷区内电场产生的漂移最终与扩散达到平衡。
PN结最重要的电特性是单向导电性，PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；PN结加反向电压时，电阻值很大，PN结截止。
PN 结反向击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿；PN结的电容效应包括扩散电容和势垒电容，前者是正向偏置电容，后者是反向偏置电容。
）二极管的V-I 特性（理论表达式和特性曲线））二极管的三种模型表示方法。
（理想模型、恒压降模型、折线模型）。
（V BE=）第四章双极结型三极管及放大电路基础）BJT的结构、电路符号、输入输出特性曲线。
（由三端的直流电压值判断各端的名称。
由三端的流入电流判断三端名称电流放大倍数））什么是直流负载线什么是直流工作点）共射极电路中直流工作点的分析与计算。
有关公式。
(工作点过高，输出信号顶部失真，饱和失真，工作点过低，输出信号底部被截，截止失真)。
）小信号模型中h ie和h fe含义。
）用h参数分析共射极放大电路。
（画小信号等效电路，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）。
）常用的BJT放大电路有哪些组态（共射极、共基极、共集电极）。
各种组态的特点及用途。
P147。
（共射极：兼有电压和电流放大，输入输出电阻适中，多做信号中间放大；共集电极（也称射极输出器），电压增益略小于1，输入电阻大，输出电阻小，有较大的电流放大倍数，多做输入级，中间缓冲级和输出级；共基极：只有电压放大，没有电流放大，有电流跟随作用，高频特性较好。
电子技术基础康华光05场效应管放大电路
•整个沟道呈楔形分布。
•VD
D
•VG
G
•iD•迅速增大
•P型硅衬底
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•（2）vDS对沟道的控制作用
当vDS增加到使vGD=VT时， 在紧靠漏极处出现预夹断。
在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT
•VD
D
•VG
G
•iD•饱和
•P型硅衬底•夹断区
预夹断后，vDS •夹断区延长 •沟道电阻 •iD基本不变
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•P型硅衬底
•符号
•vGS=0时,没有导电沟道 • 必须依靠栅源电压的作用，才能形成导电沟道的 FET称为增强型FET。
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•（2）vDS对沟道的控制作用
•当vGS一定（vGS >VT ）时，
•vDS•iD
• 产生沟道电位梯度，靠 近漏极d处的电位升高，电 场强度减小，沟道变薄。
•① 截止区
•vGS＜VT •导电沟道尚未形成 •iD = 0，为截止状态。
•截止 区
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•② 可变电阻区
•可变电阻区
•vGD = vGS – vDS ≥ VT
•即 •vDS沟≤v道GS预－夹VT断时前
•iD与vDS呈近似线性关系
•FET可看作受vGS控制的可 变电阻
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•综上分析可知：
• 场效应管是电压控制电流器件，iD受vGS控制。 • 沟道中只有一种类型的载流子参与导电， 所以温度稳定 性好，场效应管也称为单极型晶体管。 • 场效应管的输入电阻高，基本上不需要信号源提供电流。
•VD
D
•VG
G
•iD•迅速增大
•P型硅衬底
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•（2）vDS对沟道的控制作用
当vDS增加到使vGD=VT时， 在紧靠漏极处出现预夹断。
在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT
•VD
D
•VG
G
•iD•饱和
•P型硅衬底•夹断区
预夹断后，vDS •夹断区延长 •沟道电阻 •iD基本不变
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•P型硅衬底
•符号
•vGS=0时,没有导电沟道 • 必须依靠栅源电压的作用，才能形成导电沟道的 FET称为增强型FET。
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•（2）vDS对沟道的控制作用
•当vGS一定（vGS >VT ）时，
•vDS•iD
• 产生沟道电位梯度，靠 近漏极d处的电位升高，电 场强度减小，沟道变薄。
•① 截止区
•vGS＜VT •导电沟道尚未形成 •iD = 0，为截止状态。
•截止 区
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•② 可变电阻区
•可变电阻区
•vGD = vGS – vDS ≥ VT
•即 •vDS沟≤v道GS预－夹VT断时前
•iD与vDS呈近似线性关系
•FET可看作受vGS控制的可 变电阻
电子技术基础康华光05场效应管放大 电路
•综上分析可知：
• 场效应管是电压控制电流器件，iD受vGS控制。 • 沟道中只有一种类型的载流子参与导电， 所以温度稳定 性好，场效应管也称为单极型晶体管。 • 场效应管的输入电阻高，基本上不需要信号源提供电流。
模拟电子技术基础课件(康华光)第五章
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （1）简单的共源极放大电路（N沟道）
共源极放大电路
直流通路
VGS =
Rg2 Rg1 + Rg2
VDD
须满足VGS > VT ，否则工作在截 止区 假设工作在饱和区，即V DS
I D = K n (VGS − VT ) 2
> ( V GS − V T )
综上分析可知
iD = K n ( vGS − VT ) 2 = K n (VGSQ + vgs − VT ) 2 = K n [(VGSQ − VT ) + vgs ]2
2 = K n (VGSQ − VT ) 2 + 2K n (VGSQ − VT )vgs + K n vgs
2 = I DQ + g m vgs + K n vgs
2
vGS − 1) 2 (1 + λv DS ) VT
L的单位为µm
当不考虑沟道调制效应时，λ＝0，曲线是平坦的。
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数 ① 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于 开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。 ② 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时, 漏极电流为零。 ③ 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极 电流。
三、极限参数 1. 最大漏极电流IDM 2. 最大耗散功率PDM 3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
模拟电子技术第五章场效应管及其放大电路
3而、增转大移(z特ēn性ɡ (dtàè)x。ìng)与漏极特性(tèxìng)间的关系
①在漏极特性(tèxìng)上,对应某一vDS,作一垂直线； ②该垂线与各漏极特性(tèxìng)相交得到一组交点； ③由各交点所对应的vGS 和iD值可画出对应的转移特性(tèxìng)。
第十一页，共54页。
第十二页，共54页。
注意：通过判断VDS是否大 于VGS-VT，来确定 (quèdìng)管子工作在饱和区 还是可变电阻区。 当VGS<VT，管子截止。
例题: 电路如图所示，设Rg1=60kΩ，Rg2=40kΩ，Rd=15kΩ，
VDD=5V，VT=1V，Kn=0.2mA/V2。试计算电路的静态漏极电流 (diànliú)IDQ和漏源电压VDSQ。
例题: 电路如图所示，由电流(diànliú)源提供偏置（可由其
它MOS管构成）。设NMOS管的参数为Kn=160μA/V2， VT=1V， VDD=VSS=5V，IDQ=0.25mA， VDQ=2.5V。试求电路参数。
静态(jìngtài)时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝ I
vGS VT
12
vGS VT , vDS vGS VT
第十六页，共54页。
5.1.4 沟道长度调制(tiáozhì)效应
iD Kn
vGS VT
2
KnVT2
vGS VT
2 1
I DO
vGS VT
2 1
iD Kn vGS VT 2 1 vDS
I
DO
vGS VT
12 1 vDS
1. 输出特性
iD f vDS |vGS 常数
vGD= vGS-vDS=VT
可变电阻区(resistive region) —— 饱和区
①在漏极特性(tèxìng)上,对应某一vDS,作一垂直线； ②该垂线与各漏极特性(tèxìng)相交得到一组交点； ③由各交点所对应的vGS 和iD值可画出对应的转移特性(tèxìng)。
第十一页，共54页。
第十二页，共54页。
注意：通过判断VDS是否大 于VGS-VT，来确定 (quèdìng)管子工作在饱和区 还是可变电阻区。 当VGS<VT，管子截止。
例题: 电路如图所示，设Rg1=60kΩ，Rg2=40kΩ，Rd=15kΩ，
VDD=5V，VT=1V，Kn=0.2mA/V2。试计算电路的静态漏极电流 (diànliú)IDQ和漏源电压VDSQ。
例题: 电路如图所示，由电流(diànliú)源提供偏置（可由其
它MOS管构成）。设NMOS管的参数为Kn=160μA/V2， VT=1V， VDD=VSS=5V，IDQ=0.25mA， VDQ=2.5V。试求电路参数。
静态(jìngtài)时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝ I
vGS VT
12
vGS VT , vDS vGS VT
第十六页，共54页。
5.1.4 沟道长度调制(tiáozhì)效应
iD Kn
vGS VT
2
KnVT2
vGS VT
2 1
I DO
vGS VT
2 1
iD Kn vGS VT 2 1 vDS
I
DO
vGS VT
12 1 vDS
1. 输出特性
iD f vDS |vGS 常数
vGD= vGS-vDS=VT
可变电阻区(resistive region) —— 饱和区
第5章 场效应管及其基本放大电路
)
UGS=0
UGS<0
O 转移特性
uGS
O 输出特性
uDS
5.1.3 场效应管的主要参数 1、直流参数 (1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)： 是结型管和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数 (4) 直流输入电阻 RGS(DC) 2、交流参数 (1) 低频跨导 gm：表示uGS对iD控制作用的强弱。 (2) 极间电容 3、极限参数 (1) 最大漏极电流 IDM (2) 击穿电压U(BR)DS (3) 最大耗散功率PDM= IDUDS
O
(2)恒流区(或称饱和区) iD基本不随uDS变化，仅取决于uGS 。
iD 可 变 电 阻 区 O 预夹断轨迹 UGS=0
利用场效应管作放大管时， 应工作在此区域。 (3)击穿区
击 穿 区
恒 流
-1V
-2V 区 -3V -4V 截止区
当uDS增大到一定程度时， 漏极电流骤然增大，管子 被击穿。 (4)夹断区(或称截止区)
g
N+
N+
以P型硅为衬底
B
(3) 当uGS>UGS(th)时，uDS加正向电压
s
uDS
+
+ iD d
uGS
g
N+
N+
在uDS>uGS－UGS(th)时， 沟道夹断区延长，iD达到 最大且恒定，管子进入 饱和区。
以P型硅为衬底
B
NMOS管工作过程的动画演示：
3、N沟道增强型的特性曲线和电流方程
iD IDO 可变 电阻 区 O 输出特性 预夹断轨迹 2UGS(th) 恒流区 IDO
UGS=0
UGS<0
O 转移特性
uGS
O 输出特性
uDS
5.1.3 场效应管的主要参数 1、直流参数 (1) 开启电压 UGS(th)：是增强型MOS管的参数 (2) 夹断电压 UGS(off)： 是结型管和耗尽型 (3) 饱和漏电流 IDSS： MOS管的参数 (4) 直流输入电阻 RGS(DC) 2、交流参数 (1) 低频跨导 gm：表示uGS对iD控制作用的强弱。 (2) 极间电容 3、极限参数 (1) 最大漏极电流 IDM (2) 击穿电压U(BR)DS (3) 最大耗散功率PDM= IDUDS
O
(2)恒流区(或称饱和区) iD基本不随uDS变化，仅取决于uGS 。
iD 可 变 电 阻 区 O 预夹断轨迹 UGS=0
利用场效应管作放大管时， 应工作在此区域。 (3)击穿区
击 穿 区
恒 流
-1V
-2V 区 -3V -4V 截止区
当uDS增大到一定程度时， 漏极电流骤然增大，管子 被击穿。 (4)夹断区(或称截止区)
g
N+
N+
以P型硅为衬底
B
(3) 当uGS>UGS(th)时，uDS加正向电压
s
uDS
+
+ iD d
uGS
g
N+
N+
在uDS>uGS－UGS(th)时， 沟道夹断区延长，iD达到 最大且恒定，管子进入 饱和区。
以P型硅为衬底
B
NMOS管工作过程的动画演示：
3、N沟道增强型的特性曲线和电流方程
iD IDO 可变 电阻 区 O 输出特性 预夹断轨迹 2UGS(th) 恒流区 IDO
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
1. 最大漏极电流IDM
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
电子技术基础课件 第五章 场效应管及其基本放大电路讲解
? VG
? VS
?
? RG 2
? ?
RG
1
?
RG 2
VDD ? VSS
? ? VSS ? ?
?
RI D ? VSS
当NMOS 管工作在饱和区
? ? I D ? Kn VGS ? VT 2
Rd
VDS ? ?VDD ? VSS ?? I D ?Rd ? R?
R g1
在MOS 管中接入源极 电阻，也具有稳定静 态工作点的作用
第5章 场效应三极管及其放大电路
赵宏安
场效应管
场效应管利用电场效应来控制其电流的大小。只有电子或 空穴导电，为单极型器件。输入阻抗高，温度稳定性好 结型场效应管JFET Junction Type Field Effect Transistor
绝缘栅型场效应管MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor type Field Effect Transistor ，制造工艺成熟，用于高密度的VLSI 电路和大容量的可编程器件或存储器
1 λiD
2. 低频互导gm
互导反映了vGS 对iD 的控制能力，
gm ?
? iD ? vGS
V DS
相当于转移特性曲线上工作点的 斜率。单位是mS或? S
十分之几至几mS，互导随管子工作点不同而变
N沟道EMOSFET
iD ? Kn (vGS ? VT )2
gm ? 2Kn (vGS ? VT ) ? 2 Kn iD
vGD= vGS –vDS=VT
原点附近输出电阻
可变电阻区 vDS? VGS-VT
饱和区 vDS? VGS-VT
5V
vGS >V T
4V
模电 康华光(第五版)
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种
N 型半导体 P 型半导体
一、 N 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如 磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型半导
体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。 自由电子浓度远大于空穴的浓度，即 n >> p 。电 子称为多数载流子(简称多子)，空穴称为少数载流子 (简称少子)。
稳压管的参数主要有以下几项： 4. 电压温度系数 U 稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 ℃ 引起稳定 电压变化的百分比。 (1) UZ > 7 V, U > 0；UZ < 4 V，U < 0； (2) UZ 在 4 ~ 7 V 之间，U 值比较小，性能比较稳
很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止， 呈现很大的反向电阻，如同开关断开。 从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与 电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管 属于非线性器件。
1.2.3 二极管的主要参数
1. 最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 UR 工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将 击穿电压 UBR 的一半定义为 UR 。 3. 反向电流 IR
I/mA
+ -
1.2.5 稳压管
一种特殊的面接触型半 导体硅二极管。 稳压管工作于反向击穿
正向
U
O
+
区。
模电第五版康华光复习大纲
40 带宽 20 0 2 20 fL 2 102 2 103 2 104 fH f/Hz
第三章 二极管及其基本电路
1、理解半导体中有两种载流子 电子 空穴——当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后， 共价键就留下一个空位，这个空位就称为空穴 2、理解本征半导体和本征激发 本征半导体——化学成分纯净的半导体 •两种载流子参与导电，自由电子 数（n）=空穴数（p） 本征激发的特点—— •外电场作用下产生电流，电流大 小与载流子数目有关 •导电能力随温度显著增加
第五章 场效应管放大电路
双极型三极管是电流控制器件，场效应管是电压控制器件。 1、能够根据转移特性判别场效应管的类型（P237 表5.5.1） 结型场效应管 N型：VGS＜0 VDS＞0夹断电压VP＜0 P型：VGS＞0 VGS＜0夹断电压VP＞0 N型：VGS＞0 VDS＞0开启电压VT＞0 P型： VGS＜0 VGS＜0开启电压VT＜0
4、熟练掌握PN结 形成——由于浓度差，而出现扩散运动，在中间形成空 间电荷区（耗尽层），又由于空间电荷区的内电场作用，存 在漂移运动，达到动态平衡。 单向导电性 —— 不外加电压，扩散运动=漂移运动，iD=0 加正向电压（耗尽层变窄），扩散运动＞漂移运动形成iD 加反向电压（耗尽层变宽），扩散运动为0，只有很小的 漂 移运动 形成反向电流 特性方程：iD=IS（eVo/VT-1） 特性曲线 ： 正向导通：死区、导通区 反向截止：截止区、击穿区
3、正确理解变压器反馈式，电容三点式，电感三点式LC 正弦波振荡电路的结构和工作原理 4、了解石英晶体正弦振荡电路的工作原理及特点 5、能够利用相位平衡条件判断电路是否振荡。 6、电压比较器及电压传输特性。 习题9.6.1；9.6.2；9.7.1；9.7.2；
场效应管放大电路介绍课件
⑦ 输出电阻rd：
rd
vDS iD
VG S
12
4.3 金属-氧化物-半导体场效应管
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道 N沟道
增强型 P沟道
N沟道 耗尽型
P沟道
13
4.3.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构
14
4.1.1 N沟道增强型MOSFET
2. 工作原理 s 二氧化硅
d
d
d
P+
P+
P+
P+
P+
P+
g
g
g
N
N
N
s
s
s
8
2. 工作原理 ③ VGS和VDS同时作用时
9
4.1.1 JFET的结构和工作原理 综上分析可知
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此 iG0，输入电阻很高。
• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；
反偏的PN结 —— 反偏电压控制耗尽层
栅极G(g)
源极S(s)
6
4.1.1 JFET的结构和工作原理
2. 工作原理 ① VGS对沟道的控制作用
② VDS对沟道的影响
• VGS=0
• VGS＜0 (反偏)
• VGS= VP
|VGS | 增加 耗尽层加厚 沟道变窄 沟道电阻增大
全夹断（夹断电压）
耗尽层 d
Rc
CC：Re
//
(
Rs
// Rb )
1
rbe
CB：
模拟电路课件讲义5场效应管放大电路
5．场效应管源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大； 而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大， b值将减小很多。
6．场效应管制造工艺简单，且具有功耗低等优点；因而场 效应管易于集成，被广泛用于大规模和超大规模集成电路 中。
30
结型场效应管
一、结构
D 漏极
耗尽层 (PN 结)
符 号
P 型区 栅极 G
特点
单极型器件(一种载流子导电)； 输入电阻高；（≥107～1015） 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、 噪声低、成本低等。
6
FET分类：
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET 绝缘栅型
N沟道（相当于NPN） （耗尽型）
P沟道（相当于PNP）
增强型
N沟道（NPN） P 沟道 （PNP）
耗尽型
已知VP ，由
vGS = - iDR
VDS = VDD - iD (Rd + R )
iD
IDSS(1
vG S)2 VP
可解出Q点的VGS 、 ID 、 VDS
40
☆ FET放大电路的小信号模型分析法
1. FET小信号模型 2. 动态指标分析 3. 三种基本放大电路的性能比较
41
1. FET小信号模型
(1) vGS对沟道的控制作用, vDS=0 –
v DS +
vGS增加，作用于半导 体表面的电场就越强，
S – vGS + G
D
吸引到P衬底表面的电
子就越多，导电沟道
越厚，沟道电阻越小。
N+
N+
开始形成沟道时的栅 源极电压称为开启电 压，用VT表示。
P 导电沟道增厚
6．场效应管制造工艺简单，且具有功耗低等优点；因而场 效应管易于集成，被广泛用于大规模和超大规模集成电路 中。
30
结型场效应管
一、结构
D 漏极
耗尽层 (PN 结)
符 号
P 型区 栅极 G
特点
单极型器件(一种载流子导电)； 输入电阻高；（≥107～1015） 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、 噪声低、成本低等。
6
FET分类：
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET 绝缘栅型
N沟道（相当于NPN） （耗尽型）
P沟道（相当于PNP）
增强型
N沟道（NPN） P 沟道 （PNP）
耗尽型
已知VP ，由
vGS = - iDR
VDS = VDD - iD (Rd + R )
iD
IDSS(1
vG S)2 VP
可解出Q点的VGS 、 ID 、 VDS
40
☆ FET放大电路的小信号模型分析法
1. FET小信号模型 2. 动态指标分析 3. 三种基本放大电路的性能比较
41
1. FET小信号模型
(1) vGS对沟道的控制作用, vDS=0 –
v DS +
vGS增加，作用于半导 体表面的电场就越强，
S – vGS + G
D
吸引到P衬底表面的电
子就越多，导电沟道
越厚，沟道电阻越小。
N+
N+
开始形成沟道时的栅 源极电压称为开启电 压，用VT表示。
P 导电沟道增厚
模电第05章场效应管放大电路(康华光)-1
（1-20）
(3)恒流区(饱和区、放大区) 判断: VGS ≥VP , VDS ≥vGS-VP 特点: vDS＝vCC -iDRD
d + iD vDS g + ig s -
iD =IDSS(1-vGS /VP)2
可见： 若vGS恒定, 则iD恒定 ——恒流源特点 这时场效应管D~S端相当于:
vGS ID/mA 16 12 8 4 0
N+ N+
P衬底
b衬底 b
(3)由于栅极G与D、B、S是绝缘的，栅极电流ig≈0 输入电阻：ri＝vGS/ig ，很高，最高可达1014 。
（1-7）
5、特性曲线 (1)转移特性曲线(iD vGS/vDS=constant) VDS d + iD
g
+ vGS -
vDS
ig s -
RD + vCC 无导电沟道
且ididss1vgsvp21504n沟道jfet的内部微观原理1当栅源电压vgs变化漏源电压vds0时当vgs0时pn结正偏耗尽层变薄当vgs0时当vgsvp时固定参数沟道夹断id0pn结反偏耗尽层加厚沟道变窄当vgs0时n沟道最宽ig0非工作区域这时若vds0则id0同样的vds情况idngdspvggp1512当栅源电压vgsconstantvp漏源电压vds变化时由于vgsvp所以导电沟道未夹断
VGS= 2V VGS=VT
截止区
VDS/V
（1-10）
(2)可变电阻区(vDS ≤vGS-VT区域) 可变电阻区 判断:vDS ≤vGS-VT且vGS >VT 特点:rds 是一个受vGS 控制的可变电阻 ID/mA vGS越大, rds越小。
当VGS 足够大(如:vGS ＝vCC)时 场效应管D~S端相当于: 一个接通的开关。
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场效应管放大电路
重点： 1.掌握场效应管的工作原理、特性曲线； 2.学会判断场效应管的工作状态； 3.掌握场效应管放大电路(特别是结型场效应管 JFET放大电路)的分析方法。
第五章
场效应管简介
——场效应管(Field Effect Transistor，简称FET) BJT(三极管)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，所以能耗大，温度特性差。 FET是一种电压控制器件(vGS~ iD)。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，所以它能耗小， 输入电阻高，且温度稳定性好。
g
+ vGS -
vDS
ig s -
RD + VCC -
VDS/V
（1-11）
(3)恒流区(饱和区,相当于BJT放大区) 判断: VDS ≥vGS-VT 且VGS ＞VT ID/mA 特点: vDS＝vCC -iDRD iD=Kn (vGS-VT )2 可见:若vGS恒定, 则iD恒定 ——恒流源特点 这时场效应管D~S端相当于: 一个受vGS控制的恒流源 d + iD
开启电压VT
VGS/
有导电沟道
曲线上某点的斜率：
gm Δ ID Δ VGS
VDS
类似三极管的 , 表示在恒流区工作时vGS对iD的控制能力 （1-8）
iD vGS
v DS
——低频跨导
(2)漏极特性曲线(iD vDS/vGS= constant >VT)
(类似输出特性曲线)
可变电阻区
4.增强型N沟道MOSFET的内部微观原理
– +
– vGS+
栅极g
漏极d
VCC
d
g
+
vGS -
ig s
+ vDS -
iD + VCC -
源极s
-
-
N+
N+
P衬底
(1)当vGS变化,漏源电压vDS=常数>0时 若栅源电压vGS≤0： 由图可见, 漏极d和源极s之 间是两个背靠背的PN结, 总有 一个PN结反向偏置, d~s之间不 通, iD=0 。
– +
源极s
VCC
-
– vGS+
栅极g
漏极d
-
N+
N+
P衬底
b衬底 b
N型导电沟道
（1-6）
(2)当vDS变化, 栅源电压vGS =constant>VT时 VCC 若vDS沟道产生电位梯度 – + 靠近漏极d处的电位高, 电场 - 漏极d 源极s 栅极g 强度小, 沟道薄。靠近源极s处 - – + vGS 的电位低, 电场强度大, 沟道厚。 整个沟道呈楔形分布。 此时, vDS iD 当vDS增加到使vDS =(vGS -VT )时， 在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处： vDS =(vGS -VT ) 预夹断后，vDS夹断区延长 沟道电阻iD基本不变
6.工作区域的特点及其工作区域判断
(1)截止区
判断：vGS ＜VT 特点： iD=0, vDS=VCC 这时场效应管D 、S端相当于: 一个断开的开关。 ID/mA
VGS= 6V VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3V
d + iD
g
+
vGS -
vDS
ig s -
RD + VCC -
VGS= 2V VGS=VT
N沟道 增强型 P沟道 绝缘栅场效应管 耗尽型 N沟道 P沟道 结型场效应管 N沟道 P沟道
FET分类:
（1-2）
§5.1 金属-氧化物-半导体场效应管
——MOS场效应管、绝缘栅场效应管: Metal Oxide Semiconductor FET, 简称MOSFET
一 .增强型N沟道绝缘栅场效应管
1.结构
源极s
2、符号 d g
金属电极 耗尽层 (PN结)
-
栅极g
漏极d
- SiO2绝缘层
N+
N+
b s
P型硅衬底
P衬底
衬底 b
-
高掺杂N区
（1-3）
3.增强型N沟道MOSFET的放大原理 共源极接法的接线： 经实验证明: (1)栅极电流ig≈0 由于栅极是绝缘的,GS之 间输入电阻很高,最高可达 1014,因此栅极电流ig≈0 。 g + vGS -
vDS =vGS-VT 预夹断轨迹
d + iD g + vDS ig s -
ID/mA RD + VCC -
恒流区 饱和区 VGS= 6V VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3V
vGS -
VGS= 2V VGS=VT
截止区
VDS/V
开启电压VT——增强型MOS管的固定参数 注意：VT>0
（1-9）
d
ig s
+ vDS -Leabharlann iD + VCC -
(2)当栅源电压vGS变化, 漏源电压vDS =constant>0时 若vGS ≤VT (开启电压) :漏极电流iD=0 若vGS >VT: vGS 越大, iD越大——互导放大作用 (3)当漏源电压VDS变化, 栅源电压vGS =constant>VT时 若vDS=0: iD=0 若0< vDS <(vGS -VT ) : vDS越大, iD越大 2 若vDS >(vGS -VT ):vDS 越大, iD基本不变,且iD=Kn (vGS-VT（)1-4 ）
截止区
VDS/V
（1-10）
(2)可变电阻区 可变电阻区 判断:vDS ≤vGS-VT且vGS >VT 特点:rds 是一个受vGS 控制的可变电阻 ID/mA vGS越大, rds越小。
当VGS 足够大(如:vGS=VCC)时 场效应管D~S端相当于: 一个接通的开关。
d + iD
VGS= 6V VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3V VGS= 2V VGS=VT
b衬底 b s g d
（1-5）
若0≤vGS≤VT(开启电压) : 栅极g 与P区之间产生电场, 但d~s之间仍是两个背靠背的 PN结, 总有一个PN结截止, 即使 d~s间加正向电压,仍然没有电 流产生, iD=0 。 若vGS >VT: 纵向电场足够大→将P区少 子电子聚集到P区表面→形成 导电沟道。 当d~s间加电压后,将有漏极 电流id产生。 vGS愈高，导电沟道愈 宽，相同vDS条件下id越大。
N+ N+
P衬底
b衬底 b
(3)由于栅极G与D、B、S是绝缘的，栅极电流ig≈0 输入电阻：ri＝vGS/ig ，很高，最高可达1014 。
（1-7）
5、特性曲线 (1)转移特性曲线(iD vGS/vDS=constant) VDS d + iD
g
+ vGS -
vDS
ig s -
RD + VCC 无导电沟道
重点： 1.掌握场效应管的工作原理、特性曲线； 2.学会判断场效应管的工作状态； 3.掌握场效应管放大电路(特别是结型场效应管 JFET放大电路)的分析方法。
第五章
场效应管简介
——场效应管(Field Effect Transistor，简称FET) BJT(三极管)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，所以能耗大，温度特性差。 FET是一种电压控制器件(vGS~ iD)。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，所以它能耗小， 输入电阻高，且温度稳定性好。
g
+ vGS -
vDS
ig s -
RD + VCC -
VDS/V
（1-11）
(3)恒流区(饱和区,相当于BJT放大区) 判断: VDS ≥vGS-VT 且VGS ＞VT ID/mA 特点: vDS＝vCC -iDRD iD=Kn (vGS-VT )2 可见:若vGS恒定, 则iD恒定 ——恒流源特点 这时场效应管D~S端相当于: 一个受vGS控制的恒流源 d + iD
开启电压VT
VGS/
有导电沟道
曲线上某点的斜率：
gm Δ ID Δ VGS
VDS
类似三极管的 , 表示在恒流区工作时vGS对iD的控制能力 （1-8）
iD vGS
v DS
——低频跨导
(2)漏极特性曲线(iD vDS/vGS= constant >VT)
(类似输出特性曲线)
可变电阻区
4.增强型N沟道MOSFET的内部微观原理
– +
– vGS+
栅极g
漏极d
VCC
d
g
+
vGS -
ig s
+ vDS -
iD + VCC -
源极s
-
-
N+
N+
P衬底
(1)当vGS变化,漏源电压vDS=常数>0时 若栅源电压vGS≤0： 由图可见, 漏极d和源极s之 间是两个背靠背的PN结, 总有 一个PN结反向偏置, d~s之间不 通, iD=0 。
– +
源极s
VCC
-
– vGS+
栅极g
漏极d
-
N+
N+
P衬底
b衬底 b
N型导电沟道
（1-6）
(2)当vDS变化, 栅源电压vGS =constant>VT时 VCC 若vDS沟道产生电位梯度 – + 靠近漏极d处的电位高, 电场 - 漏极d 源极s 栅极g 强度小, 沟道薄。靠近源极s处 - – + vGS 的电位低, 电场强度大, 沟道厚。 整个沟道呈楔形分布。 此时, vDS iD 当vDS增加到使vDS =(vGS -VT )时， 在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处： vDS =(vGS -VT ) 预夹断后，vDS夹断区延长 沟道电阻iD基本不变
6.工作区域的特点及其工作区域判断
(1)截止区
判断：vGS ＜VT 特点： iD=0, vDS=VCC 这时场效应管D 、S端相当于: 一个断开的开关。 ID/mA
VGS= 6V VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3V
d + iD
g
+
vGS -
vDS
ig s -
RD + VCC -
VGS= 2V VGS=VT
N沟道 增强型 P沟道 绝缘栅场效应管 耗尽型 N沟道 P沟道 结型场效应管 N沟道 P沟道
FET分类:
（1-2）
§5.1 金属-氧化物-半导体场效应管
——MOS场效应管、绝缘栅场效应管: Metal Oxide Semiconductor FET, 简称MOSFET
一 .增强型N沟道绝缘栅场效应管
1.结构
源极s
2、符号 d g
金属电极 耗尽层 (PN结)
-
栅极g
漏极d
- SiO2绝缘层
N+
N+
b s
P型硅衬底
P衬底
衬底 b
-
高掺杂N区
（1-3）
3.增强型N沟道MOSFET的放大原理 共源极接法的接线： 经实验证明: (1)栅极电流ig≈0 由于栅极是绝缘的,GS之 间输入电阻很高,最高可达 1014,因此栅极电流ig≈0 。 g + vGS -
vDS =vGS-VT 预夹断轨迹
d + iD g + vDS ig s -
ID/mA RD + VCC -
恒流区 饱和区 VGS= 6V VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3V
vGS -
VGS= 2V VGS=VT
截止区
VDS/V
开启电压VT——增强型MOS管的固定参数 注意：VT>0
（1-9）
d
ig s
+ vDS -Leabharlann iD + VCC -
(2)当栅源电压vGS变化, 漏源电压vDS =constant>0时 若vGS ≤VT (开启电压) :漏极电流iD=0 若vGS >VT: vGS 越大, iD越大——互导放大作用 (3)当漏源电压VDS变化, 栅源电压vGS =constant>VT时 若vDS=0: iD=0 若0< vDS <(vGS -VT ) : vDS越大, iD越大 2 若vDS >(vGS -VT ):vDS 越大, iD基本不变,且iD=Kn (vGS-VT（)1-4 ）
截止区
VDS/V
（1-10）
(2)可变电阻区 可变电阻区 判断:vDS ≤vGS-VT且vGS >VT 特点:rds 是一个受vGS 控制的可变电阻 ID/mA vGS越大, rds越小。
当VGS 足够大(如:vGS=VCC)时 场效应管D~S端相当于: 一个接通的开关。
d + iD
VGS= 6V VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3V VGS= 2V VGS=VT
b衬底 b s g d
（1-5）
若0≤vGS≤VT(开启电压) : 栅极g 与P区之间产生电场, 但d~s之间仍是两个背靠背的 PN结, 总有一个PN结截止, 即使 d~s间加正向电压,仍然没有电 流产生, iD=0 。 若vGS >VT: 纵向电场足够大→将P区少 子电子聚集到P区表面→形成 导电沟道。 当d~s间加电压后,将有漏极 电流id产生。 vGS愈高，导电沟道愈 宽，相同vDS条件下id越大。
N+ N+
P衬底
b衬底 b
(3)由于栅极G与D、B、S是绝缘的，栅极电流ig≈0 输入电阻：ri＝vGS/ig ，很高，最高可达1014 。
（1-7）
5、特性曲线 (1)转移特性曲线(iD vGS/vDS=constant) VDS d + iD
g
+ vGS -
vDS
ig s -
RD + VCC 无导电沟道