场效应管放大电路汇编

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按结构不同场效应管有两种类型:
结型 JFET (Junction Field Effect Transistor)
绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET)
特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 2. 输入电阻高 (107 1015 ，IGFET 可高达 1015 ) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、 体积小、成本低
耗尽层刚相碰时称预夹断。
VDS VGS VGS 沟道消失 称为夹断
VDS
uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？
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漏-源电压对漏极电流的影响
uGD>UGS（off） uGD＝UGS（off） 预夹断
uGD<UGS（off）
uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大
第四章 场效应管放大电路
4.1 结型场效应管 4.3 MOS 场效应管 4.4 场效应管放大电路
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引言 场效应管 FET (Field Effect Transistor) 场效应晶体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。 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、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。
在恒流区时 uGS 2 iD I DSS (1 ) U GS(off)
为什么必须用转移特性 描述uGS对iD的控制作用？
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4.输出特性
iD f (uDS ) U GS 常量
IDSS g-s电压控 制d-s的等 效电阻
可 变 电 阻 区 恒 流 区
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
用扩散的方法制 作两个 高掺杂N 区
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符号
D
D — 漏极 Drain
G G — 栅极 Gate 2. 工作原理
B S S — 源极 Source
1)uGS
反型层 (沟道) 对导电沟道的影响 (uDS = 0)
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2. 工作原理 1)uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0) a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个 背对背的 PN 结；
iD I DS S(1
uGS U GS (off)
)2
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4.3 MOS 场效应管
一、增强型 N 沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi— FET) 1. 结构与符号 源极S 在绝缘层上喷金 属铝引出栅极 G 用金属铝引出 源极 S 和漏极 D P型硅衬底 栅极G 漏极D 在硅片表面生一 层薄 SiO2 绝缘层
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2) uDS 对 iD的影响(uGS > UGS(th)) iD DS 间的电位差使沟道呈 楔形， uDS ，靠近漏极 D 端的沟道厚度变薄。
预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS iD。 预夹断发生之后：uDS iD 不变。
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。
VDD的增大，几乎全部用来克服沟道 的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD 几乎仅仅决定于uGS。
场效应管工作在恒流区的条件是什么？
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3 转移特性
iD f (uGS ) U DS 常量
场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uDS＜UGS（off）。
漏极饱 和电流
夹断 电压
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4.1 结型场效应管
1. 结构与符号 漏极
栅极 源极 N 沟道 JFET P 沟道 JFET
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2. 工作原理 当uGS = 0，uDS = 0时，
耗尽层很窄，导电沟道
很宽。 uGS 0，uDS > 0，PN 结承受反向电压，耗 尽层变宽，导电沟道 沟道楔型 导电沟道中，越接近D边的正 电压越大，其PN结承受反向电 压越大，耗尽层越宽，导电沟 道越窄。
3. 转移特性曲线
i D f ( uGS ) U
iD /mA
DS
4 UDS = 10 V 3 2 UGS (th) 开启电压 1 uGS /V 2 4 6 O
当 uGS > UGS(th) 时：
iD I DO (
uGS U GS (th)
1)2
uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值
S
D S
ED – +
不管漏极D和源极S之间所加电 压的极性如何，其中总有一个 PN结是反向偏置的，反向电阻 很高，漏极电流近似为零。
EG
– + UGS
G
D
N+
N+ P型硅衬底
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b. 当 0 < UGS < UGS(th)(开启电压)时，P型衬底中的电子受到电 场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；
iD几乎仅决 定于uGS
ΔiD
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穿 区
低频跨导：
gm iD uGS
U DS 常量
夹断区（截止区）
夹断电压
不同型号的管子UGS（off）、IDSS 将不同。
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转移特性和输出特性 iD
0V –1V –2V
iD
IDSS
uGS = – 3 V
UGS(off)
–3V O
uGS
uDS
O
当 UGS(off) uGS 0 时,
在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电 压称为开启电压UGS(th）。
c. 当 uGS UGS(th) 时，衬底中电子被吸引 ED – + 到表面，形成N型导电沟道，将D-S连 EG 接起来。 uGS 越大沟道越厚。 S G D – + UG UGS大到一定值才开启，若 S 漏–源之间加上一定的电压 N+ N+ UDS，则有漏极电流ID产生。 P型硅衬底 在一定的UDS下漏极电流ID的 大小与栅源电压UGS有关。 N型导电沟道 所以，场效应管是一种电压 控制电流的器件。
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VDS VGS
变窄。
2. 工作原理 当|uGS| 增加，耗尽层加宽，导电沟道变窄。 耗尽层刚相碰时称预夹断。
VDS VGS VGS 沟道变窄 此时 uGD = UGS(off)；
VDS
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2. 工作原理 uGS 0，uDS > 0
沟道楔型
当 uDS ，预夹断点下移。