场效应三极管及其应用

N
N
P
D
漏极 D
G
S N沟道增强型
2021/3/8
栅极 G
S 源极 N沟道耗尽型
4
N沟道MOS管的特性曲线
D
ID RD
mA
G S
UGS
UDS V
SG D
2021实/3/8 验线路(共源极接法)
N
N
P5
NMOS场效应管转移特性
N沟道增强型 D
（UGS=0时，
ID =0 ） G
S
N沟道耗尽型
D
（UGS=0时， 有ID）
+UDD
T为N沟道耗尽型场效应管 RD C2
+ UGS = –RSIS ui
= –RSID _
C1 RG
+
T
+UGS_ RS
uo IS +CS _
栅源电压UGS是由场效应管自身的电流提供的， 故称自给偏压。
增强型MOS管因UGS=0时， ID 0，故不能采用自 给偏压式电路。
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估算法： 列出静态时的关系式
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场效应管放大电路组成原则与分析方法
组成原则
(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工 作在恒流区
(2).动态: 能为交流信号提供通路 分析方法 （与双极型晶体管放大电路一样）
静态分析： 估算法、图解法。
动态分析： 微变等效电路法。
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场效应管放大电路例举
1.自给偏压式偏置电路
+UDD
RD
C2
UGS = – RSID
+
ID
IDSS (1
UGS )2 U u GS(OFF) i
C1 RG
将已知的UGS(off)、 _
IDSS代入上两式，解
出UGS、ID; 由 UDS= UDD –ID(RD+ RS) 解出UDS
+
T
+UGS_ RS
uo IS +CS _
对增强型MOS管构成的放大电路需用图解法来确
G
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S
ID
UGS（th）UGS UGS全正
开启电压
ID
UGS（0off）
夹断电压
UGS有正
UGS 有负
6
增强型NMOS场效应管 输出特性曲线
ID（mA） 4
固定一个U DS，画出ID和UGS 的关系曲线，称为转移特性 曲线
UGS=5V
3
UGS=4V
2
UGS=3V
1
0
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开启电压UGS（th）=1V
场效应管有两种: 结型场效应管JFET 绝缘栅型场效应管MOS
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N沟道 P沟道
耗尽型
增强型 耗尽型
增强型
2
MOS绝缘栅场效应管（N沟道） （1） 结构
金属铝 S G D
SiO2绝缘层
N
N
P
两个N区
P型基底
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N导电沟道
未预留 N沟道增强型
预留 N沟道耗尽型
3
（2）符号 S G D
UGS=+2V
3
UGS=+1V
2
UGS=0V
1来自百度文库
0
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夹断电压UP=-2V
UGS=-1V
UGS=-2V
U DS （V ）
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耗尽型NMOS场效应管转移特性
N沟道耗尽型
D
（UGS=0时， 有ID）
G
S
ID
UGS（0off）
夹断电压
UGS有正
UGS 有负
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跨导gm= ID / U=（GS 3-2）/（1-0）=1/1=1mA/V
解出 UGS1 = –2V、UGS2 = –8V、ID1=2mA、ID2=8mA
因UGS2 <UGS(off) 故舍去 ，
所求静态解为UGS = –2V ID=2mA、 UDS= 20 – 2（ 3 + 1 ）= 12 V
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2. 分压式偏置电路
(1) 静态分析 估算法：列出静态时的关系式
RG是为了提 高输入电阻ri 而设置的。
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3.源极输出器
+UDD 交流通路
D
C1 +
ui
–
RG1 RG RG2
+C2 RS RL
+
+ U i uo ––
G
T
+ RG
U
S gs –
IS +
RG1
RGR2S
RL
U O
–
电压放大倍数
Uo IS(RS // RL )
gmUgs(RS // RL )
+
+ RL uo
CS –
19
(2) 动态分析 电压放大倍数
交流通路
Id D
Uo Id(RD // RL )
gmUgs(RD // RL )
U i U gs
+ U i –
G RG
RG1 RG2
T +
RD RL U O –
S
Au
U o U i
gm ( RD
//
RL )
输入电阻
输出电阻
ri RG ( RG1 // RG2) rO RD
UGS=2V
UGS=1V
U DS （V ）
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增强型NMOS场效应管转移特性
N沟道增强型 D
（UGS=0时，
ID =0 ） G
S
ID UGS（th）UGS UGS全正
开启电压
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耗尽型NMOS场效应管 输出特性曲线
ID（mA） 4
固定一个U DS，画出ID和UGS 的关系曲线，称为转移特性 曲线
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ID/mA 16
UGS=－0.5V －1V
| UGS |愈大， RDS愈大。
12
－1.5V
8
－2V
4
－2.5V
0 4 8 12 16 20 U DS
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场效应管放大电路小结
(1) 场效应管放大器输入电阻很大。 (2)场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反 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。
定静态值。
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例：已知UDD =20V、RD=3k、 UGS(off)= –4V、IDSS=8mA，
RS=1k、
RG=500k+U、DD
确定静态工作点。
RD
C2
解：用估算法
列出关系式
UGS = – 1 ID
ID
8(1
UGS 4
)2
+
ui _
C1 RG
+
T
+UGS_ RS
uo IS +CS _
Ui Ugs Uo Ugs
Au
U o U i
gmUgs(RS
//
gm ( RS // RL ) 1 1 gm ( RS // RL )
特点与晶体管的 RL) 射极输出器一样
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当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：
RDS
ΔuDS ΔiD
uGS C
场效应管可看作由栅源 电压控制的可变电阻。
第4章 场效应三极管及其应用
场效应半导体三极管是仅由一种载流子参 与导电的半导体器件，也称为单极型三极管。 场效应管是一种用输入电压控制输出电流的 半导体器件。
从参与导电的载流子来划分，它有电子 作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子 的P沟道器件。
1
场效应管与晶体管不同，它是多子 导电，输入阻抗高，温度稳定性好。
G +
U gs
D
Id gmU gs
-
S
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场效应管放大电路
场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点， 常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放 大电路。
场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体 管的发射极、集电极、基极。
场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极 型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构 上也相类似。
ID（mA） 4
UGS=+2V
3
ID 2
可
变
1
电 阻
区
0
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恒流区
UGS
夹断区
UGS=+1V
UGS=0V
UGS=-1V UGS=-2V U DS （V 11
么么么么方面
• Sds绝对是假的
场效应管的微变等效电路
输入回路：开路
输出回路：交流压控恒流源，电流 Id gmU gs
D G
S
流过 RG 的电流为零
UGS
RG RG1
2
RG
2
U
DD
I D RS
将ID 已 知IDS的S (1UGSU(oUGffS)G(、OSFF) )2
IDSS代入上两式，解
+
ui
–
C1
RG
出UGS、ID;
由 UDS= UDD – ID(RD+ RS) 解出UDS
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RG1RD RG2RS
+UDD C2