电子技术基础ch4x场效应管课件

电子技术基础ch4x场效应管课件4.1 结型场效应管结型场效应管*4.2 砷化镓金属砷化镓金属-半导体场效应管半导体场效应管 4.3 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路电子技术基础ch4x场效应管课件N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)分类：分类：电子技术基础ch4x场效应管课件4.1 结型场效应管结型场效应管 结构结构 工作原理工作原理 输出特性输出特性 转移特性转移特性 主要参数主要参数 4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 电子技术基础ch4x场效应管课件4.1.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理1.结构结构 g d s g d s N P P 电子技术基础ch4x场效应管课件2.工作原理工作原理4.1 结型结型场效应管场效应管 VGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当VGS0时时（以（以N沟道沟道JFET为例）为例）当沟道夹断时，对应当沟道夹断时，对应的栅源电压的栅源电压VGS称为称为夹断夹断电压电压VP（或或VGS(off)）。）。对于对于N沟道的沟道的JFET，VP 0。PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄。沟道变窄。VGS继续减小，沟道继续减小，沟道继续变窄。继续变窄。VDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当VGS=0时，时，VDS ID G、D间间PN结的反向电结的反向电压增加，使靠近漏极处的压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。从上至下呈楔形分布。当当VDS增加到使增加到使VGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预时，在紧靠漏极处出现预夹断。夹断。此时此时VDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本不变基本不变 VGS和和VDS同时作用时同时作用时当当VP VGS0 时，时，导电沟导电沟道更容易夹断，道更容易夹断，对于同样对于同样的的VDS，ID的值比的值比VGS=0时时的值要小。的值要小。在预夹断处在预夹断处VGD=VGS-VDS=VP(VGS0)电子技术基础ch4x场效应管课件综上分析可知综上分析可知 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型晶体管所以场效应管也称为单极型晶体管。JFETJFET是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，i iD D受受v vGSGS控制。控制。预夹断前预夹断前i iD D与与v vDSDS呈呈近似线性关系；预夹断后，近似线性关系；预夹断后，i iD D趋于趋于饱和。饱和。4.1 结型结型场效应管场效应管 JFETJFET栅极与沟道间的栅极与沟道间的PNPN结是反向偏置的，因结是反向偏置的，因 此此i iG G 0 0，输入电阻很高。输入电阻很高。电子技术基础ch4x场效应管课件4.1 结型结型场效应管场效应管4.1.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数const.DSDGS)(vvfi2.转移特性转移特性 const.GSDDS)(vvfi)0()1(GSP2PGSDSSD vVVvIiVP1.输出特性输出特性 电子技术基础ch4x场效应管课件 夹断电压夹断电压VP(或或VGS(off)：饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS：低频跨导低频跨导gm：DSGSDmVvig 时）时）（当（当0)1(2GSPPPGSDSSm vVVVvIg或或4.1 结型结型场效应管场效应管3.主要参数主要参数漏极电流约为零时的漏极电流约为零时的VGS值值。VGS=0时对应的漏极电流。时对应的漏极电流。低频跨导反映了低频跨导反映了vGS对对iD的控制作用。的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子毫西门子)。输出电阻输出电阻rd：GSDDSdVivr 电子技术基础ch4x场效应管课件4.1 结型结型场效应管场效应管3.主要参数主要参数 直流输入电阻直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107。最大漏极功耗最大漏极功耗PDM 最大漏源电压最大漏源电压V(BR)DS 最大栅源电压最大栅源电压V(BR)GSend电子技术基础ch4x场效应管课件4.3 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管半导体场效应管耗尽型耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道电子技术基础ch4x场效应管课件4.4 场效应管放大电路场效应管放大电路 直流偏置电路直流偏置电路 静态工作点静态工作点 FET小信号模型小信号模型 动态指标分析动态指标分析 三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较 4.4.1 FET的直流偏置及静态分析的直流偏置及静态分析 4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法电子技术基础ch4x场效应管课件1.直流偏置电路直流偏置电路4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析的直流偏置电路及静态分析（1）自）自偏压电路偏压电路（2）分压式自）分压式自偏压电路偏压电路vGSvGSvGSvGSVGSVGS=-IDRSV GSVGVDDg2g1g2VRRR RID 电子技术基础ch4x场效应管课件4.4 结型结型场效应管场效应管2.静态工作点静态工作点Q点：点：VGS、ID、VDSvGS=2PGSDSSD)1(VvIi VDS=已知已知VP，由，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出可解出Q点的点的VGS、ID 可解出可解出Q点的点的VDS由由电子技术基础ch4x场效应管课件 GSVDDg2g1g2VRRR RID 2PGSDSSD)1(VvIi 可解出可解出Q点的点的VGS、ID Q点：点：VGS、ID、VDS已知已知VP，由，由由由VDS=VDD-ID(Rd+R)可解出可解出Q点的点的VDS电子技术基础ch4x场效应管课件4.4 结型结型场效应管场效应管4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法1.FET小信号模型小信号模型（1）低频模型）低频模型电子技术基础ch4x场效应管课件4.4 结型结型场效应管场效应管（2）高频模型）高频模型电子技术基础ch4x场效应管课件4.4 结型结型场效应管场效应管2.动态指标分析动态指标分析（1 1）中频小信号模型）中频小信号模型电子技术基础ch4x场效应管课件4.4 结型结型场效应管场效应管2.动态指标分析动态指标分析（2）中频电压增益）中频电压增益（3）输入电阻）输入电阻（4）输出电阻）输出电阻忽略忽略 rd，iVgsVRVggsm)1(mgsRgV oVdgsmRVg mVARgRgmdm1 /iiRR 由输入输出回路得由输入输出回路得则则giiIVR )/(g2g1g3RRR)/()1(g2g1g3mgsgsRRRRgrr 通常通常则则)/(g2g1g3iRRRR doRR Rgrr)1(mgsgs gsgsgsmgsgsgs)(rVRVgrVV 电子技术基础ch4x场效应管课件 例例4.4.2 共漏极放大电路如图共漏极放大电路如图示。试求中频电压增益、输入电阻示。试求中频电压增益、输入电阻和输出电阻。和输出电阻。（2）中频电压增益）中频电压增益（3）输入电阻）输入电阻 iVgsV)/(LgsmRRVg )/(1LmgsRRgV oV)/(LgsmRRVg mVA)/(1)/(LmLmRRgRRg 得得)/(g2g1g3iRRRR 解：解：（1 1）中频小信号模型）中频小信号模型由由ioVV1 例题例题电子技术基础ch4x场效应管课件（4 4）输出电阻）输出电阻 TIRIgsmVg RVT gsVTV oRm11gR 所以所以由求输出电阻的等效电路有由求输出电阻的等效电路有TTIVgsmVg m1/gR 例题例题电子技术基础ch4x场效应管课件3.三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：组态对应关系：4.4 结型结型场效应管场效应管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：beLc)/(rRR )/)(1()/()1(LebeLeRRrRR beLc)/(rRR CE：CC：CB：)/(LdmRRg)/(1)/(LmLmRRgRRg)/(LdmRRgCS：CD：CG：电子技术基础ch4x场效应管课件beb/rR输出电阻：输出电阻：cR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRR 1/beerRcR3.三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较4.4 结型结型场效应管场效应管BJTFET输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：)/(g2g1g3RRR m1/gR)/(g2g1g3RRR CE：CC：CB：CS：CD：CG：dRm1/gRdR电子技术基础ch4x场效应管课件 解：解：画中频小信号等效电路画中频小信号等效电路 gsmVg iV gsV2gsmRVg bIbI bI oVcgsmcbRVgRI MVA2mcm1RgRg 6.128 giRR coRR M 5则电压增益为则电压增益为sgRR 例题例题放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知，mS 18m g，100 试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻。，k 1ber根据电路有根据电路有 ioVV由于由于则则 sMVA soVV iosiVVVV k 20 MisiVARRR6.128M VAend