场效应管放大电路培训课件

1/14/2021
场效应管放大电路
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2．工作原理 （以N 沟道增强型为例）
VGS=0时
VGS VDS
S GD
ID=0
对应截止区
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N
N
P
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D-S 间相当于 两个反接的 PN结
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VGS>0时
VGS VDS
S GD
VGS足够大时 （VGS>VT）感 应出足够多电子，
这里出现以电子 导电为主的N型 导电沟道。
5.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 5.2 MOSFET放大电路 5.3 结型场效应管(JFET) *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较
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掌握场效应管的直流偏置电路及分析；
场效应管放大器的微变等效电路分析 法。
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场效应管分类：
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
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5.1 金属－氧化物－半导体 （MOS）场效应管
MOSFET简称MOS管，它有N沟道和P沟道之分， 其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种。
耗尽型：当vGS＝0时，存在导电沟道，iD0。 增强型：当vGS＝0时，没有导电沟道，iD＝0。
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5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1．结构
S G D 金属铝 D
两个N区
N
N
P
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
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N沟道增强型
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SG D
N
N
感应出电子 P
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VT称为开启电压 11
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VGS VDS S GD
VGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起
来，VGS越大此 电阻越小。
N
N
P
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VGS VDS S GD
当VDS不太大 时，导电沟 道在两个N区 间是均匀的。
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N
N
P
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当VDS较大 时，靠近D 区的导电沟 道变窄。
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VGS VDS
VDS增加，VGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
S GD ID
N
N
P
夹断后，即
使VDS 继续 增加，ID仍
呈恒流特性。
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3．特性曲线（增强型N沟道MOS管）
iD
ID0
vGS VP
2 1
0 VT
UGS
ID0是vGS=2VT时 的iD值。
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4．参数 P210表5.1.1列出了MOSFET的主要参数。
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5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向 电压才能夹断。
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
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SG D
P
P
N
D
G S
P 沟道增强型
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SG D D
P
P
N
予埋了导 电沟道
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G
S
P 沟道耗尽型
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2．工作原理
JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控 制，来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极 电流的大小。而MOSFET则是利用栅源电压 的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少， 从而控制漏极电流的大小。
Vi Vgs gmVgsRV g(s1gmR)
Vo gmVgsRd
则
AVm
1
gm Rd gmR
（3）输入电阻
R
i
V i I g
Vgs
(Vgs rgs Vgs
gmVgs )R
rgs
rgs(1rgsgm)R
Ri Ri//[Rg3(Rg1//Rg2)] 通常 r g s(1 r gg s m )R [R g 3 (R g/1 R /g)2
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5.2.1 FET的直流偏置电路及静态分析
1. 直流偏置电路
（1）自偏压电路
（2）分压式自偏压电路
vGS
VGS = - IDR
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VGS V G VS
Rg2 Rg1 Rg2
VDD
IDR
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2. 静态工作点
Q点： VGS 、 ID 、 VDS 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
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5.2.2 FET放大电路的小信号模型分析法
1. FET小信号模型
（1）低频模型
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ID
转移特性曲线
UGS
VT 0
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ID
0
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输出特性曲线
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UGS>0
UGS=0
UGS<0
U DS
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5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 FET的直流偏置及静态分析 • 直流偏置电路 • 静态工作点
5.2.2 FET放大电路的小信号模型分析法 • FET小信号模型 • 动态指标分析 • 三种基本放大电路的性能比较
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3．特性曲线（增强型N沟道MOS管）
ID
可变电 阻区
输出特性曲线
线性放 大区
击穿区
UGS=5V 4V
0
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-3V
3V -5V U DS
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3．特性曲线（增强型N沟道MOS管）
转移特性曲线
ID
在恒流区（线性
放大区，即VGS＞
VT时有：
则 R iR g3 (R g1 //R g)2
1/14/（20214）输出电阻
Ro场效应R管d放大电路
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例题
例5.2.2 共漏极放大电路如图 示。试求中频电压增益、输入电阻 和输出电阻。
解：（1）中频小信号模型
（2）中频电压增益
由 Vi Vgs gm V g(sR//RL)V g1 sg m (R /R /L )
Vo Байду номын сангаасm V g(sR//RL)
1. FET小信号模型 （2）高频模型
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2. 动态指标分析
（1）共源电路及其小信号模型
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2. 动态指标分析
中频小信号模型：
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2. 动态指标分析
（2）中频电压增益
忽略 rD 由输入输出回路得