第4章 场效应管放大电路
第4章 场效应管及其放大电路讲解
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
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4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即
(完整版)第四章场效应管习题答案..
第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的.a 。
栅源电流b 。
栅源电压c 。
漏源电流d 。
漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a 。
关断b 。
进入恒流区c 。
进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________.a. 常数 b 。
不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4。
场效应管靠__________导电.a 。
一种载流子b 。
两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5。
增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零 b 。
小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零 c 。
等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型 c 。
结型 d 。
增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大,目的是__________。
a 。
设置合适的静态工作点b 。
减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数 d 。
提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器(共漏极放大器)的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g m b 。
源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10。
某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______.a 。
P 沟道结型管b 。
N 沟道结型管c 。
增强型PMOS 管d 。
耗尽型PMOS 管e 。
增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管解答：1。
b 2。
b 3.b ，c 4. a 5.b 6.a 7。
b,c 8。
d 9.c 10。
d4-2 已知题4—2图所示中各场效应管工作在恒流区,请将管子类型、电源V DD 的极性（+、—)、u GS 的极性（>0，≥0，〈0,≤0，任意）分别填写在表格中。
第四章场效应管放大电路
N沟道MOS管，在VGS＜VT时，不能形成导电 沟道，管子处于截止状态；只有当VGS≥VT时，才有沟 道形成。 VT——开启电压。
这种在VGS=0时没有沟道，只有VGS≥VT时才能 形成感生导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
第四章 场效应管放大电路
→形成由栅极指向P型
衬底的纵向电场
+
→将靠近栅极下方的空 穴向下排斥
-
→形成耗尽层。
第四章 场效应管放大电路
现假设vDS=0V，在s、g间加一电压vGS＞0V 当vGS增大时→耗尽层增宽，并且该大电场会 把衬底的自由电子吸引到
耗尽层与绝缘层之间，形
成一N型薄层，构成漏-源 之间的导电沟道，称为反
N沟道耗尽型 MOS管 与 N沟 道 增 强型MOS管基本相 似。
区别：耗尽型
MOS 管 在 vGS=0 时 ，漏－源极间已有 导电沟道产生；
增强型MOS管要
在vGS≥VT时才出现 导电沟道。
5.1.5
第四章 场效应管放大电路
N沟道耗尽型MOSFET 在栅极下方的SiO2 层中掺入了大量的金 属正离子。所以当 vGS=0 时 ， 这 些 正 离 子 已经感应出反型层， 形成了沟道。
夹断区
VT
2VT
第四章 场效应管放大电路
①截止区: vGS<vT
无导电沟道,iD=0,管子处于截止区.
②可变电阻区: vDS< vGS-vT
iD
K n [2(GS
T
)DS
2 DS
]
Kn
nCox
2
(W L
)
单位：mA V 2
实验四场效应管放大电路
实验四场效应管放大电路1．实验目的（1）研究场效应晶体管放大电路的特点。
（2）比较场效应管放大电路与双极型晶体管放大电路的不同。
（3）掌握场效应管放大电路性能指标的测试方法。
2．实验涉及的理论知识和实验知识本实验涉及了场效应管的原理与应用。
3．实验仪器直流稳压电源、万用表、信号发生器和示波器4．实验电路如图4.1.1所示为实验参考电路，它由一级场效应管和一级三极管放大电路组成。
图4.1.1场效应管放大电路5．实验原理场效应管是一种电压控制型的半导体器件。
按其结构和工作原理不同，可分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管。
它不仅像双极型晶体管一样具有体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点。
而且与双极型晶体管相比，它的输入阻抗很高，可达109～1012Ω，热稳定性好，抗辐射能力强。
它的最大优点是占用硅片面积小，制作工艺简单，成本低，很容易在硅片上大规模集成。
因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。
与三极管放大电路一样，为了使电路正常放大，必须设置合适的静态工作点，以保证在信号整个周期内，场效应管均工作在恒流区。
（1）结型场效应管的特性和参数图4.1.2为N沟道结型场效应管的输出特性曲线和转移特性曲线。
在转移特性曲线中，当U GS=0时的漏极电流称为饱和漏极电流I DSS。
当U GS变化到使I D≈0时，相应的U GS称为夹断电压U P。
转移特性曲线的斜率称为跨导g m，显然g m的值与场效应管的工作点有关。
输出特性曲线分为四个区。
它们分别是可变电阻区、恒流区、夹断区和击穿区。
/V图4.1.2 N 沟道结型场效应管的输出特性和转移特性曲线1）可变电阻区图4.1.2中的予夹断轨迹是各条曲线上，使U DS =U GS -U P ，即U GD =U P 的点连接而成的。
U GS 越大，予夹断时的U DS 值也越大。
予夹断轨道的左边区域称为可变电阻区，该区域中的曲线近似为不同斜率的直线。
当U GS 确定时，直线的斜率也唯一地被确定，该斜率的倒数即为漏源间的等效电阻。
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
第4章 场效应管及其基本放大电路
恒流区
IDSS/V
G
D S
+
-
VGG
+
V uGS
VDD
-
O
UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 夹断区 -7 U P 8V
击穿区
uDS /V
特性曲线测试电路
漏极特性
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。
各类场效应管的符号和特性曲线 种类 结型 耗 尽 N 沟道 型 结型 耗 尽 P 沟道 型 绝缘 增 栅型 强 N 沟道 型 符号
S
S
VGG
(c) UGS ＜UGS(off)
(b) UGS(off) < UGS < 0
（2） 漏源电压uDS 对漏极电流iD的控制作用
uGD ＝ uGS －uDS (a)
P+
D
iD
(b)
D
iD
G
N
P+
VDD
+ P+ GP N
P+
VDD
S iS uGS = 0，uGD > UGS（Off) ，iD 较大。
uDS /V
O
UT 2UT
uGS /V
二、N 沟道耗尽型 MOSFET
制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子， 这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反 型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。 UGS = 0，UDS > 0，产生 较大的漏极电流； UGS < 0，绝缘层中正离 子感应的负电荷减少，导电 沟道变窄，iD 减小； UGS = UP , 感应电荷被 “耗尽”，iD 0。
导电沟道是 N 型的， 称 N 沟道结型场效应管。
第四章_MOSFET及其放大电路
GSQ
)则
TN
i K V V K V V v D
(
)2 2
n
GSQ
TN
(
)
n
GSQ
TN
gs
=IDQ
i K V V v 2 d
(
)
n
GSQ
TN
gs
g 2K V V 令
(
)
m
n
GSQ
TN
则
i g v d
m gs
跨导也可以通过求微分得到:
g i
2K V V m
D
vV
const
GS
GS Q
vGS
VGG
S
•在栅极和衬底之间施加的电压VGB>0，
形成自上而下的电场，该电场随电压的增
N+
大而加强。
G
D
N+ N型沟道
• 在电场的作用下， P区中的多子（空穴） 向衬底下部移动，少子（电子）被吸引到 G极并在sio2表面积累。
P型衬底
B
•若增大VGS ，则电子积累得越多，直到感应的电子能在漏极和源极
之间形成可测电流（即VGS增加到足够大），此时N型导电沟道形成，
U GQ
U AQ
Rg1 Rg1 Rg2
VDD
USQ I DQ Rs
IDQ Kn (UGSQ UTN )2
U DSQ VDD I DQ (Rd Rs )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？
二、场效应管工作状态分析
[分析指南] MOSFET电路的直流分析
求VGS，VGS>VTN?
是
否
假设工作在放大区 ID=Kn(VGS-VTN)2
04第四章、场效应管放大电路例题解析-单元检测200310
• • • 例．分析共源放大电路 解：1.静态分析 对于耗尽型场效应管，当工作在饱和区时， 其漏极电流和漏源间电压由下式近似决定
• 又 ＶGS=ＩD．Ｒs 将上两式联立，求得ＩD和ＶGS，则 ＶGS=ＶDD-ＩD(Ｒd+Ｒs) 2.动态分析 （1）画出微变等效电路 （2）电压放大倍数 Ａv=-ｇm(Ｒd//ＲL)，式中符号表示输出电压与输入电压反相。由于一般场效 应管的跨导只有几个毫西，故场效应管放大电路的放大倍数通常比三极管放大电 路的要小。 （3）输入电阻 Ｒi=Ｒg （4）输出电阻 Ｒo=Ｒd 由上述分析可知，共源级放大电路的输出电压与输入电压反相，输入电阻高， 输出电阻主要由漏极负载电阻决定。Fra bibliotek• •
•
4、两级放大电路如图所示，已知T1管的gm，T2 管的rbe、β （1）画出微变等效电路； （2）求放大电路的中频电压放大倍数Av的表达式 及Ri、Ro的表达式。 （答案）
2
•
5、电路如图，已知:T1管ｇm=0.8mA/V,T2管 ｒbe=1.2k ，β=100；C1、C2、C3、Cs交流 短路。 （1）画出小信号等效电路。 （2）求Ri、Ro及Av。（答案与提示）
•
6、场效应管自举电路如图，已知ＶDD=+20V， Rg=51M ,Rg1=200k ，Rg2=200k ，Rs=22k ,ｇ m=1mA/V，自举电容C很大，可以认为交流短路。 求:（1）无自举电路的输入电阻Ri。 （2）有自举电路的输入电阻Ri。 （3）说明自举的作用。
•
7、（提高题）图所示电路中，仅当源极电阻 R2增大时，放大电路的电压放大倍数|Av|如 何变化？（答案与提示）
1
• • •
• • •
单元检测
场效应管放大电路
场效应管放大电路场效应管放大电路与双极型晶体管放大电路类似，也有与之对应的三种基本组态：共源（共射）、共漏（共集）和共栅极（共基极）。
1.直流偏置及静态分析场效应管放大电路有两种常用的直流偏置方式：自给偏压和分压式偏置。
由于耗尽型（包括结型）管子在时就有漏极电流，利用这一电流在源极电阻上产生的电压给管子供应直流偏置，因此自给偏压仅适合于耗尽型管子。
分压式偏置方式，利用分压电阻供应的栅极直流电位和源极电阻上产生的直流压降共同建立栅源间极的直流偏置。
调整分压比可以使偏置电压为正或为负，使用敏捷，适合于各种场效应管。
场效应管放大电路的静态分析有图解法和解析法两种。
图解法与双极型晶体管放大电路的图解法类似，读者可对比学习。
解析法是依据直流偏置电路分别列出输入、输出回路电压电流关系式，并与场效应管工作在恒流区（放大区）漏极电流和的关系联立求解获得静态工作点。
2.动态分析场效应管放大电路的动态分析也有图解法和微变等效电路法两种。
它与双极型晶体管放大电路的分析法类似，读者可对比学习。
在双极型晶体管放大电路动态分析中，通常给出了管子的β值，而在场效应管放大电路分析中则需要利用解析法计算跨导gm。
例如耗尽型管子的由下式求得：上式表明gm与IDQ有关，IDQ越大，gm也就越大。
3.三种基本放大电路的特点场效应管放大电路的组态判别与双极型晶体管放大电路类似此处不再赘述。
三种基本放大电路的性能特点如表1所示。
表1 场效应管三种基本放大电路的性能特点共源极共漏极共栅极输入电阻大大小输出电阻较大小较大电压放大倍数大小于等于1大uo与ui的相位关系反相同相同相。
第四章：场效应管及放大电路讲解
iD
vGS 0 VT
(1-34)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
0
v DS
(1-35)
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
模拟电子
耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道， 加反向电压才能夹断。
iD
转移特性曲线
vGS VT 0
(1-36)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
vGS=0
vGS<0
P NN
P沟道结型场效应管 D
G
S源极
S
(1-6)
模拟电子
（2）工作原理（以P沟道为例） VDS=0时
PN结反偏，
VGS越大则耗
D
尽区越宽，导 电沟道越窄。G
P
VDS
NN
VGS S
(1-7)
VGS越大耗尽区越 宽，沟道越窄， 电阻越大。
G
但 尽区当宽VG度S较有V小限DS时=，0，时模存耗拟电子 在导电沟道。DS间 D 相当于线性电阻。
Vgs
-
gmVgs
s
+
Rg2
R RL Vo -
(1-56)
中频电压增益
模拟电子
Vo gmVgs (R // RL )
Vgs Vi Vo
Vo gm (Vi Vo )( R // RL )
A Vm
Vo Vi
gm (R // RL ) 1 gm (R // RL )
Rg2 47k
Rg1 2M
Rd 30k
d
g
Rg3
s
10M
R
2k
第四章 场效应管及其放大电路自测题-题
图8
模拟电子技术基础自测题
6
9、图 9 为某共源极 MOS 管放大电路， RG1 1M , RG2 47k ， RG 10M，
RS 2k ， RD 20k ,电源VDD 12V ，其中场效应管为 N 沟道耗尽型，参数为
穷大。 (1) 试画出该电路的直流通路和交流通路。 (2) 计算该电路的输入电阻、输出电阻和电压增益 AV i VO Vi 。
图7
8 、 下 图 为 共 漏 极 MOS 管 放 大 电 路 ， RG1 RG2 100k ， RG 200k ，
RS RL 20k ，电源VDD 12V ， FET 参数 gm 2mS ， rd s 视为无穷大。
为何种类型的场效应晶体
管
，它对应的开启（阈值）
6
电压VGSth =
种类型的场效应晶体管
。②号曲线对应为何 ，
iD / mA
3
①
2 ②
1
它对应的电流 I DSS =
。（注： I DSS 为
VGS 0且VGD VGSoff 时的漏极电流）。
-1 0 1 2 vGS / V
ID/mA VGS/V
模拟电子技术基础自测题
(2) 设漏极与栅极间电阻 rd s 可忽略,求出该电路中频段的电压增益、输入电阻及
输出电阻。
图6
模拟电子技术基础自测题
5
7、图 7 为共栅极 MOS 管放大电路，RG 1k ，RD RL 10k ，电源VDD 12V ，
其中场效应管为 N 沟道 DMOSFET，参数为 gm 2mS ，漏极与栅极间电阻 rd s 无
04.场效应管放大电路
返回＞＞第四章场效应管放大电路由于半导体三极管工作在放大状态时，必须保证发射结正偏，故输入端始终存在输入电流。
改变输入电流就可改变输出电流，所以三极管是电流控制器件，因而三极管组成的放大器，其输入电阻不高。
场效应管是通过改变输入电压(即利用电场效应)来控制输出电流的，属于电压控制器件，它不吸收信号源电流，不消耗信号源功率，因此输入电阻十分高，可高达上百兆欧。
除此之外，场效应管还具有温度稳定性好，抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等优点，所得到广泛的应用。
场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(IGFET)，目前最常用的MOS管。
由于半导体三极管参与导电的两种极性的载流子，电子和空穴，所以又称为半导体三极管双极性三极管。
场效应管仅依靠一种极性的载流子导电，所以又称为单极性三极管。
FET－Field Effect transistorJFET－Junction Field Effect transistorIGFET－Insulated Gate Field Effect TransistorMOS－Metal-Oxide-Semiconductor§1 结型场效应管一、结构结型场效应管有两种结构形式。
N型沟道结型场效应管和P型沟道结型场效应管。
以N沟道为例。
在一块N型硅半导体材料的的两边，利用合金法、扩散法或其它工艺做成高浓度的P+型区，使之形成两个PN结，然后将两边的P+型区连在一起，引出一个电极，称为栅极G。
在N型半导体两端各引出一个电极，分别作为源极S和漏极D。
夹在两个PN结中间的N型区是源极与漏极之间的电流通道，称为导电沟道。
由于N型半导体多数载流子是电子，故此沟道称为N 型沟道。
同理，P型沟道结型场效应管中，沟道是P型区，称为P型沟道，栅极与N型区相连。
电路符号如图所示，箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。
二、工作原理从结型场效应管的结构可看出，我们在D、S间加上电压U DS，则在源极和漏极之间形成电流I D。
第4章 场效应管放大电路
淮阴师范学院物理与电子电气工程学院
4.1 场效应管
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 结型场效应管 场效应管的主要参数 各种场效应管的特性比较 场效应管使用注意事项
退出
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4.1 场效应管
场效应管的分类：
N沟道
P沟道
FET 场效应管
耗尽型 N沟道
N沟道
P沟道
（耗尽型）
P沟道
增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在
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4.1.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管
金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)，是由金属(铝)、 氧化物(二氧化硅)及半导体材料构成的，简称MOS管，又称绝 缘栅场效应管 (IGFET)。 1. N沟道增强型MOS场效应管 (1) 结构 漏极 d 源极 S 栅极 g
1）输出特性 ② 可变电阻区 图4.1.3中的虚线为预夹断 临界点轨迹，它是各条曲 线上 vDS vGS VT 的点连 接而成的。 在此区域内，漏、源之间 可看成受vGS控制的可变电阻， 故称为可变电阻区。
图4.1.3 N沟道增强型MOS管的输出特性
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1）输出特性 ② 可变电阻区
•耗尽型MOS管特性曲线分为截止区、可变电阻区 和饱和区。 •N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP为负值。 •N沟道增强型MOS管的开启电压VT为正值。
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耗尽型MOSFET的电流方程：
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2.4V 2.2V Q UGS=2V
1.8V 1.6V 1.4V 8 U12 16 20 UDS(V) DSQ Rd IDQ +EDD
1
0 4
ID(mA ) IDM 4 3 2 1 安全工作区 0 4
IDUDS<PDM
2.4V
2.2V UGS=2V 1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V) U(BR)DS
S N P
G
D N
B
第4章
场效应管三极管及其放大电路
§1 §2 §3 §4 §5 §6 §7 金属－氧化物－半导体场效应管 MOS管的共源极放大电路 图解分析法 小信号模型分析法 共漏极和共栅极放大电路 多级放大电路 结型场效应管及其放大电路
N沟道 P沟道 耗尽型 N沟道 增强型 耗尽型 增强型
P沟道
一、 MOS管的结构和电路符号
2、MOS管的结构和符号
以N 沟道增强型为例 Ai 源极 S 栅极 漏极 SiO2 G D S N G D N D G S B
P
B N沟道增强型
N P
高浓度 B 衬底
N
S
P
G
P N B
D
D G S B
扩散情况：NN>>NP
一、概述
1、基本放大电路在电子电路中的地位： 电子电路的基本单元。 2、放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号，用四端网络表示。
ui
Au
uo
3、四种模型： 电压放大模型、电流放大模型、互阻放大模型、互导放大模型 4、基本放大电路的形式 共源放大器 共漏放大器 共栅放大器 前置 放大 功率 放大
ID(mA )
2.4V
2.2V UGS=2V 1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V)
2
1
0 0 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 UGS(V) UTN—开启电压 UTN
二、MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
2、工作原理 UGS＝0时： ID=0，为截止工作状态。 UGS > 0时： 导电沟道刚形成对应的UGS ＝UTN称为开启电压 UGS足够大时感应出足够多电子到P区的顶部，出现以电子导电为主的 N型导电沟道——感生沟道； 当UDS≠0时， ID≠0 ；当UDS不太大时，导电沟道在两个N区区间是均匀 的， DS间相当于线性电阻。
Rg1 Rd Rd C1 R g g2 ui R EDD EGG T C2 EDD RL us EGG
T
RL EDD
us
uo
二、共源极放大电路的基本组成
3、直流通道和交流通道 放大电路中，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认 为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交 直流所走的通道是不同的。 Rd uo RL
Rg1
Rd
+EDD
Rg1 RL
T C2 us
T U DSQ uo UGSQ Rg2 直流通道
u C1
i
Rg2
三、共源极放大电路的静态工作点（Q点）
2、静态工作点的估算 （1）画出实际放大电路的直流通路。并在 电路上标出ID、UGS、UDS； 4 IDQ 2 3 ID(mA )
（2）根据直流通路列出输入回路、输出回 路的电压方程 Rg2 EDD UGS=UG-US Rg1 Rg2
ID D G
mA
UGS
GS
S V
UDS
V 2V
ID(mA ) 2.4V2.3V 2.2V UGS=2V
4 3 2 1 2.4V
2.2V UGS=2V 1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V)
2
1 0 4
1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V)
0
4
二、MOS管的工作原理
交流通路
ui
Rg1 Rg2
短路 开路 us
Rg1
短路 Rd 开路 T C2
置零
EDD
uo RL 直流通道
u C1
i
Rg2
二、共源极放大电路的基本组成
4、放大电路的习惯画法
Rg1
Rd
+EDD
Rg1 EDD uo RL Rg2
Rd T
+EDD
T C2 us
EDD
u C1
i
Rg2
直流通道
三、共源极放大电路的静态工作点（Q点）
GS
ID(mA ) 4 iD 3 2 1 0 4 2.4V
2.2V UGS=2V 1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V) uDS
S N P
G
D N
B
五、MOS管的主要参数
（5）输出电流ID受UGS控制，故场效应管是一种电压控制器件； i ~10-1~101ms ； 衡量这种控制能力用低频互导(跨导)：gm D u GS u gm的公式表示： 2 iD=Kn (uGS-UTN)2 gm=2Kn (uGS-UTN) 2 K n iD I DO i D UTN
第4章
场效应管三极管及其放大电路
§1 §2 §3 §4 §5 §6 §7 金属－氧化物－半导体场效应管 MOS管的共源极放大电路 图解分析法 小信号模型分析法 共漏极和共栅极放大电路 多级放大电路 结型场效应管及其放大电路
一、 MOS管的结构和电路符号
1、场效应管的分类
结型场效应管
Junction type Field Effect Transistor (JFET) 金属－氧化物－半导体场效应管 Metal-Oxide-Semiconductor type Field Effect Transistor (MOSFET) (绝缘栅场效应管)
P 沟道增强型
二、MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
1、特性曲线 （1）输出特性曲线 ID=f(UDS)|UGS UDS=0→ID=0； UDS较小时，ID∝UDS； UDS>1V时， ID∝UGS，与UDS几乎无关； U 中间部分几乎平行等距； 实际是上疏下密。 ID(mA ) 4 3
B
截止区 （UGS <0.8V）
1
0
三、耗尽型MOS管
1、N 沟道耗尽型 UGS>0，沟道变厚 耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道。 UGS<0，沟道变薄 符号： 对应导电沟道刚刚消失的U =U —夹断电压
GS PN
D G S 特性曲线 UGS S N P G B
转移特性的近似公式： ID=Kn (UGS-UPN)2 =IDSS(UGS/UPN-1)2 IDSS=KnUPN2—饱和漏电流，即UGS=0时的漏极电流， K—与结构有关的常数。
D-S 间相当 于两个反接 的PN结
UGS S N
UDS
G
ID=0 ≠0 D N
ID(mA )
4 3 2 2.4V
2.2V UGS=2V 1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V)
P
B
截止区 （UGS <0.8V）
1
0
4
二、MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
2、工作原理 当UDS较大且UGD=UGS -UDS > UTN ，靠近D端的导电沟道变窄， UGS > UTN时： DS间的电阻随UDS是变化的——可变电阻。ID随UDS增加而增加。 UDS增加到UGD=UTN 时，靠近D端的沟道被夹断，称为预夹断； 预夹断后，UDS 继续增加， UGD≈UTN 时， ID呈恒流（饱和）特性；
预夹断后， ID由UGS控制：ID=Kn(UGS-UTN)2 ；
输出特性曲线分为三个区； UGS S N
UDS
G
ID≠0 D N
可变电阻区 预夹断曲线 ID(mA ) 2.4V 4
3 2
2.2V UGS=2V 1.8V 饱和区 1.6V 1.4V 4 8 12 16 20 UDS(V) 恒流区
P
G
S
B
UDS<0 UGS S P N G P ID D 4 3 2 1 0
特性曲线 ID(mA )
- - - - -
B
-0.4V -0.2V UGS=0V 0.2V 0.4V 0.6V 4 8 12 16 20 -UDS(V)
四、MOS管的有关问题
N沟道 P沟道
增强型
电路符号 UTN或UPN 输出特性
DS
iD=Kn (uGS-UTN)2=gm(uGS-UTN)/2∝gmuGS ID(mA ) 4 3 iD 2 1 0 4 2.4V
2.2V UGS=2V uGS 1.8V 1.6V 1.4V 8 12 16 20 UDS(V)
S N P
G
D N
B
五、MOS管的主要参数
（6）极限参数 最大漏极电流IDM，最大耗散功率PDM， 漏源击穿电压U(BR)DS， 栅源击穿电压U(BR)GS （7）极间电容： 栅源电容CGS，栅漏电容CGD， 漏源电容CDS，栅衬电容CGB
0
0
0
iD
转移特性
0 UT uGS UP
0
uGS
UT 0uGS
0 UP uGS
（1）MOS管有四种基本类型； （2）由于受UDS的影响，导电沟道不均匀（被调制） （3）ID由UGS控制，正常工作时必须工作在恒流区 （4）增强型——开启电压UTN，耗尽型——夹断电压UPN
五、MOS管的主要参数
（1）开启电压UTN和夹断电压UPN； （2）耗尽型的MOS管的饱和漏电流IDSS； （3）MOS管的直流输入电阻特高，栅极几乎不取电流； 直流输入电阻：RGS=UGS/IG，～109－1015Ω uDS 2]-1 ~104~105W，常可以看 r （4）漏极输出电阻： ds =[ λK ( u U ) n GS TN i D u 作开路；λ——沟道长度调制系数