chap5 场效应管及其放大电路
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。
场效应管放大电路图大全（五款场效应晶体管放大电路原理图详解）-全文
场效应管放大电路图大全（五款场效应晶体管放大电路原理图详解）-全文场效应管放大电路图（一）图3-26所示是一种超小型收音机电路，它采用两只晶体管，这种电路具有较高的灵敏度。
图3-26场效应管在袖珍收音机电路中的应用该电路中，电池作为直流电源通过负载电阻器R1为场效应管漏极提供偏置电压，使其工作在放大状态。
由外接天线接收天空中的各种信号，交流信号通过C1，进入LC谐振电路。
LC谐振电路是由磁棒线圈和电容器组成的，谐振电路选频后，经C4耦合至场效应管VT的栅极，与栅极负偏压叠加，加到场效应管栅极上，使场效应管的漏极电流ID相应变化，并在负载电阻器R1上产生压降，经C5隔离直流后输出，在输出端即得到放大了的信号电压。
放大后的信号送入三极管的基极，由三极管放大后输出较纯净的音频信号送到耳机。
图3-27所示是FM收音机调谐电路，它是由高频放大器VT1、混频器VT3和本机振荡器VT2等部分构成的。
天线感应的FM调频广播信号，经输入变压器L1加到VT1晶体管的栅极，VT1为高频放大器主要器件，它将FM高频信号放大后经变压器L2加到混频电路VT3的栅极，VT2和LC谐振电路构成本机振荡器，振荡信号由振荡变压器的次级送往混频电路VT3的源极。
混频电路VT3由漏极输出，经中频变压器IFT（L4）输出10.7MHz中频信号。
图3-27FM收音机电路（调谐器部分）场效应管放大电路图（二）与双极型晶体管一样，场效AM29LV017D-70EC应管也有三种基本接法：共源、共漏和共栅极接法，其中，共源相当于共发射极接法；共漏相当于共集电极接法；共栅相当于共基极接法。
共源极电路，如图4-19（a）所示，相当于双极晶体管的共发射极电路。
当交流信号Ui经C，加到栅一源极时，使栅极偏压随信号而变，于是控制了ID的变化，在RL上产生压降，通过C2将放大了的信号电压输出。
如果用Rc;表示场效应管的栅极偏置电阻，用R喁表示场效应管的栅一源间电阻，则共源电路的输入电阻R，=Rc／／Rcs≈Rc（因Rcs》Rc）。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
一、实验要求
(1)建立场效应管放大电路。
(2)分析场效应管放大电路的性能
二、实验内容
(1)建立结型场效应管共源放大电路。
结型场效应管取理想模式。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。
(2)打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。
(3)建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。
打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路静态参数。
三、实验电路原理图
结型场效应管共源放大电路
场效应管放大电路的直流通路
四、实验结果及分析
1、函数信号发生器
输入信号输出信号波形：
分析：
共源放大电路的电压放大倍数为10。
输出波形的幅值为100mv。
2、场效应管放大电路的直流通路大电路的直流通路
分析：
根据实验数据可得，场效应管的漏源电压为15.076V，栅源电压为0.411V，漏极电流为0。
.05mA。
电压表和电流表测到的栅源电压，漏源电压，漏极电流。
五、实验结论
与双极型晶体管放大电路的共发射极、共集电极和共基极电路相对应，场效应管放大电路也有三种基本组态：共源电路、共漏电路、共栅电路。
其电路结构与分析方法与双极型晶体管放大电路类似。
场效应管及其放大电路(31)
2021/3/8
20
N 沟道耗尽型 MOS 管特性
ID/mA ID/mA
工作条件：
4
UDS > 0；
3
UGS 正、负、
IDSS
2
零均可。
1
+1V
UGS=0
1 V 2 V 3 V
UP
O
UGS /V O 5 10 15 20 UDS /V
(a)转移特性
(b)漏极特性
D
D
图 1.4.14 特性曲线
ID
VDD
UGS UGS
愈负，ID 愈小； = UP，ID 0。
IDSS
图 1.4.5 特性曲线测试电路
UGS（off） O UGS
图 1.4.6 转移特性
两个重要参数
2021/3/8
夹断电压 UGS（off)(ID = 0 时的 UGS)
饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 ID)
9
1. 转移特性
工作原理分析
(1)UGS = 0
S
漏源之间相当于两个背靠背
的 PN 结，无论漏源之间加何种
极性电压，总是不导电。
D
B 图 1.4.9
2021/3/8
15
(2) UDS = 0，0 < UGS < UT P 型衬底中的电子被吸 引靠近 SiO2 与空穴复合，产 生由负离子组成的耗尽层。
增大 UGS 耗尽层变宽。
13
一、N 沟道增强型 MOS 场效应管
1. 结构 源极 S S
栅极 G SiO2 G
D 漏极 D
N+
N+
P 型衬底
B 衬底引线 B
场效应管放大电路原理
场效应管放大电路原理场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种重要的电子元器件，广泛应用于各种电子设备中。
它具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声、高增益等优点，因此在放大电路中得到了广泛的应用。
场效应管放大电路是一种利用场效应管进行信号放大的电路。
它通过控制场效应管的栅极电压来控制电流的流动，从而实现信号的放大。
下面将详细介绍场效应管放大电路的原理。
场效应管放大电路主要由场效应管、负载电阻、输入电容、输出电容等组成。
其中，场效应管是核心部件，起到放大信号的作用。
负载电阻用于提供输出端的负载，使得输出信号能够正常传递。
输入电容和输出电容则用于对输入信号和输出信号进行耦合。
在场效应管放大电路中，输入信号首先经过输入电容进入场效应管的栅极。
当栅极电压发生变化时，场效应管内部的通道将打开或关闭，从而控制电流的流动。
当栅极电压较低时，场效应管处于截止状态，电流无法通过。
当栅极电压较高时，场效应管处于导通状态，电流可以通过。
当输入信号经过场效应管后，会在负载电阻上产生一个较小的输出电压。
为了放大这个输出电压，需要通过负反馈来增加放大倍数。
具体来说，可以将输出信号通过输出电容耦合到放大器的输入端，然后再将输出信号与输入信号进行比较，从而调整栅极电压，使得输出信号得到放大。
在场效应管放大电路中，需要注意一些问题。
首先是输入阻抗和输出阻抗的匹配问题。
为了使得信号能够正常传递，输入阻抗和输出阻抗需要相互匹配。
其次是稳定性问题。
由于场效应管的工作点受到温度和其他因素的影响，因此需要采取一些措施来保持工作点的稳定性。
最后是频率响应问题。
由于场效应管本身具有一定的频率响应特性，因此在设计放大电路时需要考虑频率响应的影响。
总结起来，场效应管放大电路是一种利用场效应管进行信号放大的电路。
它通过控制场效应管的栅极电压来控制电流的流动，从而实现信号的放大。
在实际应用中，需要注意输入阻抗和输出阻抗的匹配、工作点的稳定性以及频率响应等问题。
场效应管及其基本放大电路专业课件PPT
uGD=UGS(off)，则虚线上各点对应的 uDS=uGS-UGS(off)。
特点：
u u
1、iD几乎与uDS成线性关系，管子相当于线性电阻。
2、改变uGS时，特性曲线斜率变化，因此管子漏极欲源极之间 可以看成一个由uGS控制的线性电阻，即压控电阻。uGS愈负,特 性曲线斜率愈小,等效电阻愈大。
（2）恒流区（饱和区）
3.1.1结型场效应管（JFET）的结构
结型场效应管是一种利用耗尽层宽度改变导电沟道的宽窄 来控制漏极电流的大小的器件。它是在N型半导体硅片的两侧 各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。P区 即为栅极g(G)，N型硅的一端是漏极d(D)，另一端是源极s(S)。
箭头方向表示栅结正偏或正偏时栅极电流方向。
把开始形成反型层的
uGS值称为该管的开启电 压UGS(th)。
N沟道增强型MOSFET特性曲线
i u
i
uU
u
u
u
u
u
输出特性
u
u
转移特性曲线
在 恒 iD I 流 D 0 (U u G G (tS 区 ) h S -1 )2 I ， D 0 是 u G S 2 U G S时 (th iD ) 值 的
(c)进这一时步，增若加在u漏GS，源当间u加GS电＞压UGuSD(tSh，)
UDS
就时能，产由生于漏此极时电的流栅极iD，电即压管已子经开比较
启强。，栅极下方的P型半导体表层中
聚集较多的电子，将漏极和源极沟
通就u沟G，可道S值形以电越成形阻大沟成越，道漏小沟。极，道如电在内果流同自I此样D由。时u电在DuSD子栅S电>越极0压，多下， 方作导用电下沟，道i 中D 越的大电。子这，样因，与就P型实区 的现载了流输子入空电穴压极uG性S 相对反输，出故电称流为i D反 型的层控。制随。着uGS的继续增加，反型
场效应管及其放大电路最新课件
(1) U G S Q U G Q U SQ
计算RQg1R点g2：Rg2VDU DGISDQQRRSgR1gR2g2VDDIDQ R s
ID QID S(S1U UG GSSoQ)f 2f
再求： UDSQ =VDD- IDQ (RD + Rs ) 场效应管及其放大电路最新课件
场效应管及其放大电路最新课件
增强型MOS管uDS对iD的影响 刚出现夹断
iD随uDS的增 大而增大，可
uGD＝UGS（th）, 预夹断
变电阻区
uDS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uGS，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？
3. 场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
结型PN沟 沟道 道((uuGGS＞ S＜00， ，uuDDS＜ S＞00)) 场效应管 绝缘栅型 耗 增尽 强型 型 PPN N沟 沟 沟 沟道 道 道 道((((uuuuG GG GSS＜ 极 SS＞ 极00， 性 ， 性uuD任 D任 S＜ S＞意 0意 0)u)uD， D， S＜ S＞00))
恒 流
区
区
低频跨导：
夹断区（截止区）
iD几乎仅决 定于uGS
击 穿 区
夹断电压
gm
iD uGS
UDS常量
不同型号的管子UGS（off）、IDSS 将不同。
场效应管及其放大电路最新课件
转移特性
iD f (uGS)UDS常量
场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
第4章场效应管及其放大电路
4.1 结型场效应管(JFET)
4.1 N沟道结型场效应管
4.1.1 N沟道结型场效应管的结构
(Drain)
d
(Drain)
g
s
N 沟道
d
(Gate)
(Gate)
(Source)
(Source)
(a) N沟道JFET的结构
(b) P沟道JFET的结构
图4-1 结型场效应管的结构及符号
沟道变窄
U GG uGS
iD 趋 于 饱 和
A
U DD uDS U GG
uGS
iD 饱 和
U DDAu 来自S(c) uDS uGS U GS(off)
沟道预夹断
(d) uDS uGS U GS(off)
沟道夹断
2019年7月16日星期二9
当 uGS 为某一固定值，且UGS(off) uGS 0 时，若 uDS 0 则 iD 0 。当 uDS 从 零逐渐增大时，沟道中产生电位梯度，在电场的作用下导电沟道中形 成沟道电流 iD 。 iD 从漏极流向源极。
uDS >U(BR)DS 后，由于导电沟道所承受的电压降太高，电场很强，致使
栅漏间的 PN 结发生雪崩击穿，漏极电流 iD 迅速增大，因此该区域称
为击穿区。进入击穿区后 FET 不能正常工作，并且可能因为漏极电流
iD 太大而烧毁 FET，通常不允许 FET 工作在击穿区。
4) 截止区。图 4-5a 的(4)区成为 FET 的截止区。当 uGS <UGS(off) ，
第4章 场效应管 放大电路
2019年7月16日星期二9 时59分40秒
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；
第4章场效应管及其放大电路
4.1 结型场效应管(JFET)
4.1 N沟道结型场效应管
4.1.1 N沟道结型场效应管的结构
(Drain)
d
(Drain)
g
s
N 沟道
d
(Gate)
(Gate)
(Source)
(Source)
(a) N沟道JFET的结构
(b) P沟道JFET的结构
图4-1 结型场效应管的结构及符号
10/9/2019 3:53:56 AM
4.2.1.2 N沟道增强型MOSFET的工作原理
1. uGS 对 iD 的控制作用
1) uGS 0 时，没有 N 型导电沟道。 uGS 0 时，源区(N+)、衬底(P)和漏区(N+)之间形成两个背靠背的
半导体材料
衬底 B
(a)
(b)
衬底
图4-6 增强型 MOSFET 的结构及其符号
(a) N沟道增强型MOSFET 的结构示意图 (b) 增强型MOSFET的符号
10/9/2019 3:53:56 AM
在一块掺杂浓度较低的P型半导体材料(衬底)上， 利用扩散工艺在衬底上形成两个高掺杂浓度的N型区域 (用N+表示)，并在此N区域上引出两个接触电极(铝电极)， 分别称为源极(S)和漏极(D)，两个电极之间的衬底表面 覆盖一层二氧化硅(SiO2)绝缘层，该绝缘层上再沉积金 属铝层并引出电极作为栅极(G)，从衬底引出的电极称为 衬底电极(B)，通常将衬底电极和栅极连接在一起使用。
当 uGS 为某一固定值，且UGS(off) uGS 0 时，若 uDS 0 则 iD 0 。当 uDS 从 零逐渐增大时，沟道中产生电位梯度，在电场的作用下导电沟道中形 成沟道电流 iD 。 iD 从漏极流向源极。
52场效应管放大电路
解：由于IG=0,栅极和源极上的电压分别为
VG
VS
V V G VS G S V V G S 0 V V S S ID R (1 S 0 ( 4 I1 D )V 4 0 ID )VID IV D2 G .8 2S .m 1 844 m 或 4 0 A A 1 * .2 4 .8 m 1 4 A 1 .3 RV G 6 0 不合VR理SSS 设MOS管工作在饱和区，则 ID1.41mA
反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=RD。 (3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放
大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。
例5.2.4：设 V D D 5 V ,R d 3 .9 k ,V G S 2 V场效应管的参数为
V T 1 V ,K n 0 .8 m A /V 2 , 0 .0 2 V 1当MOS管工作于饱和区时
VDS QVDD IDR QS
MOS场效应管放大电路分析（3）
3结、i论i共：漏放大电G 路动D态id参数计算
输出电阻Ro： Ro
G
vo
| vs 0
io
D
idRL
+VDD
（相+似1），共性漏能R电G也2路相与似V+共g。s 集电路g结mV构gs
+ RG2RG1 vgs
D gmvgs
（V2i）因为Av≈1，S-共漏电路电+ 路 也（的-称3R）O源小共极。R漏跟G电1随路器的。RRSO比共R源L 电-路Vo
5.2 场效应管放大电路
场效应管的三个电极g、s、d和三极管的 三个电极b、e、c的作用相对应。用场效应管 组成的放大电路也有相应的共源、共漏、共栅 三种不同的接法，为使场效应管放大电路能够 正常工作，也应建立合适的静态工作点，并使 静态工作点稳定，所不同的是场效应管是电压 控制器件，需要建立合适的栅源电压，也叫栅 极偏置电压（栅偏压）。
场效应管及其基本放大电路PPT学习教案
增强型 耗尽型
N沟道(uGS＞0，uDS＞0) P沟道(uGS＜0，uDS＜0) N沟道(uGS极性任意， uDS＞0) P沟道(uGS极性任意， uDS＜0)
uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＞0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＜0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？
uGS>UGS(th) ， uGD<UGS(th)
④ 击穿区：
当UDS大于击穿电压时，栅 —漏耗尽层被破坏，价电 子被大量激发，iD大增。
第13页/共57页
（2）转移特性曲线： iD f (uGS ) UDS
G +
uGS
-
iD
D +
uDS
-
S
iS
iD /mA
4 3
UDS = 10 V
2
1 UGS (th) 开启电压
iD
D +
uDS
G
当|UGS|增加时， 导电沟道均匀变窄， 沟道电阻增加。
当UGS<UGS(off)时， 导电沟道消失， 沟道电阻→∞。
+
-uGSS来自iS-沟道宽 度
UGS(OFF)
0 UG
S
UGS(off)—夹断电压。对于N沟道， UGS(off)<0
第5页/共57页
2） uDS 对沟道的控制作用 设uGS 0，uDS > 0， uGD = uGS - uDS
UGD<UGS(th) , UGD<UGS(off) D端夹断
可变阻区 UGS>UGS(th) , UGS>UGS(off) S端开启
UGD>UGS(th) , UGD>UGS(off) D端开启
场效应管及其放大电路(1)
G －P UGS
＋
N
P UDS
S
－
图2.2.9
2021/3/8
RD
＋ UDD
－
结型场效应管工作 时要求PN结反向偏 置，因此，栅极电 位必须低于源极和 漏极电位。
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第3章 放大电路基础
结型场效应管工作原理
D
D
耗尽层
动画
D
G
N
P沟P
道
S
G
P
P
－
N
V GG ＋
S
G P
第3章 放大电路基础
单极型三极管及其放大电路
单极型三极管又称场效应管，是利用电场效应来控制电流 的一种半导体器件，即是电压控制元件。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 的输入电阻高，且温度稳定性好。
按结构不同场效应管有两种: 结型场效应管
绝缘栅型场效应管
按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类 每类又有N沟道和P沟道之分
－
V GG ＋
P S
(a)
(b)
(c)
当G、S两极间电压VGS改变时，沟道两侧耗尽层的宽度也 随着改变，由于沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的改
变，从而实现了利用电压VGS控制电流iD的目的。
2021/3/8
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第3章 放大电路基础
二、 绝缘栅场效应管
1. 增强型绝缘栅场效应管
零。
–ED +
S
EG
–UG+S G
D
N+
N+
P型硅衬底
2021/3/8
场效应管及其放大电路[可修改版ppt]
![场效应管及其放大电路[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/2bbf94fc67ec102de3bd89a8.png)
P
N+ 型 N+
G
沟
道
P 沟道场效应管是在 P 型硅棒的两侧做成高掺杂 的 N 型区(N+)，导电沟道 为 P 型，多数载流子为空 穴。
D
G
S 图 P沟道结型场效应管结构图
S 符号
4.3 绝缘栅型场效应管（MOSFET）
结型场效应管的输入电阻虽然可达106～109，在使用中 若要求输入电阻更高，仍不能满足要求。绝缘栅型场效应管 又称为金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）具有更高输 入电阻，可高达1015 。且有制造工艺简单、适于集成等优 点。
P
导电沟道增厚
沟道电阻减小
N沟道增强型MOSFET的工作原理
(1) vGS对沟道的控制作用, vDS=0 –
当vGS>VT时，电场增强 将P衬底的电子吸引到表
S–
面，这些电子在栅极附
近的P衬底表面便形成一
个N型薄层，称为反型层
N+
vDS +
vGS + G
D
N+
且与两个N+区相连通， 在漏源极间形成N型导电 沟道。
三极管
场效应管
三极管放大器
场效应管放大器
分析方法
分析方法
图解法，估算法，微变等效电路法 Q 、 A• 、Ri、Ro
场效应三极管（FET）
只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制 电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。
结型场效应管（JFET） 场效应管分类
绝缘栅场效应管（MOSFET）
从衬底引出电极
MOSFET
金属 Metal
氧化物 Oxide
半导体 Semiconductor