资源描述
,场效应晶体管,(Field Effect Transistor,，,FET),是电压型,(,或电场型,),控制器件，利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流，靠多数载流子导电，因而是单极型晶体管。,FET,具有输入电阻高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等优点，广泛应用于集成电路中。本章主要介绍,FET,的结构、工作原理，以及,FET,基本放大电路的分析方法。,本章简介,3,.1,结,型场效应晶体管,3,.,3,场效应晶体管放大电路,3,.,2,绝缘,栅型场效应晶体管,3,场效应晶体管,及其放大电路,模拟电子技术基础,场效应晶体管(Field Effect Tran,3.1.1,JFET,的结构和工作原理,1.,结构,2.,工作原理,3.1.2,N,沟道结型场效应晶体管的特性曲线,1.,输出特性,2.,转移特性,本节内容,3,.1,结,型场效应晶体管,3.1.1 JFET的结构和工作原理本节内容3.1 结型场,场,效应晶体管概述,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。,g,与,s,、,d,均无电接触,u,GS,=0,导电沟道已存在,u,GS,=0,无导电沟道存在,导电沟道中多数载流子为电子,导电沟道中多数载流子为空穴,场效应晶体管概述 场效应管有三个极：源极（s）、栅,3.1.1 JFET,的结构和工作原理,1.,结构与符号,导电沟道,漏极,源极,栅极,漏极,源极,栅极,箭头方向表示栅,-,源极接正向偏置电压时，栅极电流的方向是由,P,指向,N,3.1.1 JFET的结构和工作原理1.结构与符号导电沟,3.1.1 JFET,的结构和工作原理,2.,工作原理,(1),u,DS,=0,u,GS,对导电沟道的影响,导电沟道已在,耗尽层最窄,导电沟道最宽。,|,u,GS,|,耗尽层变宽,导电沟道变窄。,导电沟道被夹断。,夹断电压,U,GS(off),:,导电沟道刚好消失时栅,-,源极所加电压,u,GS,可以控制导电沟道的宽度。为什么,g-s,必须加负电压？,3.1.1 JFET的结构和工作原理2.工作原理(1),3.1.1 JFET,的结构和工作原理,2.,工作原理,(2)0,u,GS,U,GS(off),（为恒定值）,u,DS,对,i,D,的影响,u,GD,U,GS,（,off,）,沟道中没有任何一处被夹断，,u,DS,增大，,i,D,增大。,u,GD,=,U,GS,（,off,）,沟道在,d,端被夹断,预夹断。,u,GD,U,GS(off),),饱和漏电流,3.1.2 结型场效应晶体管的特性曲线2.转移特性,3,.,2,绝缘栅型场效应晶体管,3.2.1,增强型,MOSFET,1.,结构,2.,工作原理,3.,特性曲线与电流方程,3.2.2,耗尽型,MOSFET,1.,结构,2.,工作原理,3.,特性曲线与电流方程,本节内容,3.2 绝缘栅型场效应晶体管3.2.1 增强型MOSFET,3.2.1,增强型,MOSFET,1.,结构与符号,漏极,源极,栅极,高掺杂,虚线表示,u,GS,=0,时，导电沟道未形成,3.2.1 增强型MOSFET1.结构与符号漏极源极栅极高,3.2.1,增强型,MOSFET,2.,工作原理,（,1,）,导电沟道的形成（,s,与,B,相连，,u,DS,=0),1,）,u,GS,=0,i,D,=0,，导电沟道未形成,2),u,GS,产生,g,s,垂直电场,吸引电子,排斥空穴,形成耗尽层,.,因,u,GS,较小,导电沟道未形成,i,D,=0.,3),u,GS,U,GS(th),衬底表面形成反型层将两个,N,+,区连通,导电沟道形成,.,开启电压,3.2.1 增强型MOSFET2.工作原理（1）导电沟道,3.2.1,增强型,MOSFET,2.,工作原理,（,2,）,导电沟道形成后,u,DS,对,i,D,的影响（,u,GS,U,GS(th),),u,GD,U,GS,（,th,）,沟道中没有任何一处被夹断，,u,DS,增大，,i,D,增大。,u,GD,=,U,GS,（,th,）,沟道在,d,端被夹断,预夹断。,u,GD,U,GS,（,th,）,夹断区向源极延伸,u,DS,增大,i,D,几乎不变,仅决定于,u,GS,。,3.2.1 增强型MOSFET2.工作原理（2）导电沟道,3.2.1,增强型,MOSFET,3.,特性曲线与电流方程,恒流区转移特性,:,3.2.1 增强型MOSFET3.特性曲线与电流方程恒流区,3.2.2,耗尽型,MOSFET,1.,结构与符号,实线表示,u,GS,=0,时，导电沟道已存在,小到一定值才夹断,加正离子,3.2.2 耗尽型MOSFET1.结构与符号实线表示uGS,3.2.2,耗尽型,MOSFET,2.,工作原理,u,GS,U,GS(off),沟道完全被夹断,i,D,=0,夹断区。,当,u,GS,U,GS(off),且为确定值,u,DS,对,i,D,的影响,:,0,u,DS,u,GS,-,U,GS(off),恒流区,i,D,的趋于饱和,不随,u,DS,而变,.,3.2.2 耗尽型MOSFET2.工作原理uGSUGS(,3.2.2,耗尽型,MOSFET,3.,特性曲线与电流方程,耗尽型,MOS,管在,u,GS,0,、,u,GS,0,、,u,GS,0,时均可导通，且与结型场效应管不同，由于,SiO,2,绝缘层的存在，在,u,GS,0,时仍保持,g-s,间电阻非常大的特点。,恒流区转移特性方程与,JFET,完全相同,3.2.2 耗尽型MOSFET3.特性曲线与电流方程,MOS,管的特性总结：,N,沟道增强型,MOS,管,N,沟道耗尽型,MOS,管,开启电压,夹断电压,MOS管的特性总结：N沟道增强型MOS管N沟道耗尽型MOS管,P,沟道增强型,MOS,管,P,沟道耗尽型,MOS,管,PMOSFET,外加的,u,DS,必须是负值，增强型,PMOSFET,的开启电压也是负值。箭头向外表示实际的电流方向为流出漏极，与通常的假定正好相反,P沟道增强型MOS管P沟道耗尽型MOS管PMOSFET外加的,工作在恒流区时,g-s,、,d-s,间的电压极性,u,GS,=0,可工作在恒流区的场效应管有哪几种？,u,GS,0,才工作在恒流区的场效应管有哪几种？,u,GS,0,才工作在恒流区的场效应管有哪几种？,3.2.3,各种,FET,特性比较及使用注意事项,工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性uGS=0可工作在恒,3.2.4 FET,的主要参数及低频小信号等效电路模型,1.,主要参数,直流参数：,交流参数：,极限参数：,3.2.4 FET的主要参数及低频小信号等效电路模型1.主,3.2.4 FET,的主要参数及低频小信号等效电路模型,2.,低频小信号等效电路模型及参数求取,3.2.4 FET的主要参数及低频小信号等效电路模型2.低,3.3.1,共源放大电路,1.,自给偏压共源放大电路,2.,分压式偏置共源放大电路,3.3.2,共漏放大电路,本节内容,3,.,3,场效应晶体管放大电路,3.3.1 共源放大电路本节内容3.3 场效应晶体管放大电,场效应管放大电路概述,设定合适的静态工作点,BJT,：发射极,e,、基极,b,、集电极,c,，共射,CE,、共集,CC,、共基,CB FET,：源极,s,、栅极,g,、漏极,d,，共源,CS,、共漏,CD,、共栅,CG,场效应管放大电路概述设定合适的静态工作点BJT：发射极e、基,3.3.1,共源放大电路,1.,自给偏压共源放大电路：由,N-JFET,构成,（,1,）静态分析,恒流区工作条件：,和,3.3.1 共源放大电路1.自给偏压共源放大电路：由N-J,3.3.1,共源放大电路,1.,自给偏压共源放大电路,（,2,）动态分析,3.3.1 共源放大电路1.自给偏压共源放大电路（2）动态,【,例,3-1】,合理,不合理,【例3-1】合理不合理,3.3.1,共源放大电路,2.,分压式偏置共源放大电路：由,E-NMOSFET,构成,（,1,）静态分析,3.3.1 共源放大电路2.分压式偏置共源放大电路：由E,3.3.1,共源放大电路,2.,分压式偏置共源放大电路,（,2,）动态分析,3.3.1 共源放大电路2.分压式偏置共源放大电路（2）动,3.3.2,共漏放大电路,（,1,）静态分析,3.3.2 共漏放大电路（1）静态分析,3.3.2,共漏放大电路,（,2,）动态分析,求增益及输入电阻,输入电阻大,输入输出电压同相且近似相等,3.3.2 共漏放大电路（2）动态分析求增益及输入电阻,3.3.2,共漏放大电路,（,2,）动态分析,求输出电阻,输出电阻小,3.3.2 共漏放大电路（2）动态分析求输出电阻输出电,【,例,3-2】,合理,不合理,【例3-2】合理不合理,【,例,3-3】,【例3-3】,
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