第五章场效应管放大电路分析

特点：
v (2)受控性：输出电流受输入电压 GS控制
i I vV 1
2
D DSSGSP
(1)恒流性：输出电流iD 基本上不受输出电压vDS影响
用途：可做放大器和恒流源。
条件：(1)栅源沟道未夹断
V V
GS
P
(2)漏源沟道予夹断
V V V DS GS P
(3)伏安特性曲线 V V V
DS GS P
场效应管
场效应晶体管是由一种载流
子导电按的、照用场输效入应电管压的控制输出与双极型晶体管的比较： 电流结的构半划导分体，器有件。结从型参场与导电1、均有三个引脚（极）； 的载效流应子管来和划绝分缘，它栅有型自场由电子2、形状类似； 导P沟电效道的应器N管件沟。两道（器大简件类记和。为空F穴E导T）电的3、都可以实现信号的放大；
4、导电原理不同；
结型场效应管 1.结构 5、形成电路的特点不同；
6、应用场合不同。
2.工作原理
N沟道场效应管工作时，
N 沟道 PN结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在栅极与源极之间加负
电压，栅极与沟道之间
的PN结为反偏。
在漏极、源极之间加
一定正电压，使N沟道
中的多数注载意流：子(电子)
由源极向漏极N漂沟移道、，P形沟道的区P别沟类道似场效应管工作 成iD。iD的于大三小极管受中V的GSN的PN管和时PN，P管极，性相反，沟道 控制。 我们讨论较多的是N沟道中型的的多子为空穴。
总结：
场效应管在不同的vGS 、vDS电压下处在
不同的工作区中： 1、可变电阻区： vDS < vGS-VP 2、恒 流 区： vDS > vGS-VP 、vGS > VP 3、截 止 区： vGS < VP 4、击 穿 区： vDS > VBR(DS)
ii I vV ②转移特性曲线 D D fD (VG1 S S) VS DG SC SP2
通过栅极和衬底间的电容作用，将栅极下方P型衬底 表层的空穴向下排斥，同时，使两个N区和衬底中的 自由电子吸向衬底表层，并与空穴复合而消失，结 果在衬底表面形成一薄层负离子的耗尽层。漏源间仍 无载流子的通道。管子仍不能导通，处于截止状态。
（1）.栅源电压VGS的控制作用
当VGS＞VT时，衬底中的电子 进一步被吸至栅极下方的P型
)2
结型场效应管的特性小结
N 沟 道 耗
结尽 型型 场 效P 应沟 管道
耗 尽 型
金属-氧化物-半导体场效应管
绝缘栅型场效应管Metal Oxide Semiconductor —— MOSFET
分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
耗尽型：v G S0 时 存在导， 电沟道，iD 0 。
第5章 场效应管放大电路
主要内容及基本要求：
1、了解场效应管的基本原理 （注意与三极管的相同点和不同点）； 2、了解场效应管几个工作区的特点 （注意与三极管的相同点和不同点）； 3、掌握场效应管小信号模型的规律 （注意与三极管的相同点和不同点）； 4、掌握场效应管放大电路的分析方法 （注意与三极管的相同点和不同点）。
输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制
iD / v G Q S d D /d iG Q v S g m m s
由公式：iD
I DSS (1
vGS VP
)2
有：gm
diD dvGS
2 I DSS
(1
vGS VP
)
2
VP
| VP
|
I DSS I DQ
其 中 ： I DQ
I
DSS
(1
VGSQ VP
很大，使主要VDS降落在该 ☻当VDS增加到多少区时，最由上此面产生的强电场力
的一点会合在一起呢？能把V未P 夹断区漂移到其边 界上的载流子都吸至漏极，
☻随着VDS的继续增形加成，漏夹极断饱区和电流。（称
仅略有增加。
为饱和电流的原因）
为什么？
(3)伏安特性曲线
恒流区①：输(又出称特饱性和曲区线或放i大D区）f(VDS)VGSC
增强型：v G S0 时 没有导， 电沟道，iD 0 。
N沟道 P沟道 增强型
N沟道 P沟道 耗尽型
N沟道增强型场效应管的工作原理
（1）栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时，因为漏源之间
被两个背靠背的 PN结隔离，因 此，即使在D、S之间加上电压, 在D、S间也不可能形成电流。
当 0＜VGS＜VT (开启电压)时，
预夹断条件：VDG | VP |
而： VDGVDSVGS 即： VDS VGS |VP|
VDSVGS VP
所以：
V V V DS GS P
可变电阻区
特点（2）当vGS 为定值 时,iD 是 vDS 的（近似）
线性函数，管子的漏源 间呈现为线性电阻，且
其阻值受 vGS 控制。 特点（1）管压降vDS 很小。 条件：源端与漏端
FET
①栅源电压VGS对iD的控制作用
当VGS＜0时，PN结反 偏，耗尽层变厚，沟 道变窄，沟道电阻变 大，ID减小；
VGS更负，沟道更窄， ID更小；直至沟道被 耗尽层全部覆盖，沟 道被夹断， ID≈0。这 时所对应的栅源电压
VGS称为夹断电压VP。
（D、S被断开）
②漏源电压VDS对iD的影响
V DS
ID
衬底表层，使衬底表层中的自
由电子数量大于空穴数量，该
薄层转换为N型半导体，称此
为反型层。形成N源区到N漏
区的N型沟道。把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启 电压VT。这时，若在漏源间加电压 VDS，就能产生漏极 电流 I D，即管子开启。 VGS值越大，沟道内自由电子越多 沟道电阻越小，在同样 VDS 电压作用下， I D 越大。这样
VDS =|VP |时，在紧靠漏极 处出现预夹断点
首先设VGS=0（或保持一恒定 值），VDS逐渐增加：
☻刚开始时随着VDS的增加， 电流也基本线性增加；
☻随VDS增大，电压的不均 匀性开始显现，而且这当种V不DS继均续增加时，预夹断
匀性会越来越明显。为点什向么源会极方向伸长为预夹
这样呢？
断区。由于预夹断区电阻
就实现了输入电压 VGS 对输出电流 I D 的控制。
沟道都不夹断 用途：做压控线性电阻 和无触点的、闭合状态 的电子开关。
夹断区
特点：iD 0
用途：做无触点的、 接通状态的电子开关。
条件：整个沟道都夹断
V V GS P
击穿区
当漏源电压增大到
V V 时，漏端PN结
DS
(BR)DS
发生雪崩击穿，使iD 剧增的区域。其值一般为
（20— 50）V之间。管子不能在击穿区工作。