戴蓓倩《电子线路》-15

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章,晶体管,及,及其小,信,信号放,大,大,场效,应,应管放,大,大电路,电子电,路,路基础,1,4,场,场效,应,应晶体,管,管及场,效,效应管,放,放大电,路,路,4.1,场,场效应,晶,晶体管(FET),N沟道,P沟道,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,（耗尽,型,型）,FET,场效应管,JFET,结型,MOSFET,绝缘栅型,(IGFET),2,一、结,构,构,4.1.1 结,型,型场效,应,应管,源极，,用S或s表示,N型导,电,电沟道,漏极，,用D或d表示,P型区,P型区,栅极,，,用G或g表示,栅极,，,用G或g表示,符号,符号,3,1U,GS,0V,I,D,越靠近,漏,漏极，,PN,结反压,越,越大,耗,耗尽,层,层越宽,，,，导电,沟,沟道越,窄,窄,沟道中,仍,仍是电,阻,阻特性,，,，但是,是,是非线,性,性电阻,。,。,7,当U,DS,=|,V,p,|,发,发生预,夹,夹断,I,D,=I,Dss,U,DS,增大则,被,被夹断,区,区向下,延,延伸。,此,此时，,电,电流,I,D,由未被,夹,夹断区,域,域中的,载,载流子,形,形成，,基,基本不,随,随,U,DS,的增加,而,而增加,，,，呈恒,流,流特性,。,。,I,D,8,3U,GS,0V,I,D,U,GD,=U,GS,-U,DS,=U,P,时发生,预,预夹断,9,三、特,性,性曲线,和,和电流,方,方程,2.,转,转移特,性,性,V,P,1.,输,输出特,性,性,10,结型场,效,效应管,的,的缺点,：,：,1.,栅,栅源极,间,间的电,阻,阻虽然,可,可达10,7,以上，,但,但在某,些,些场合,仍,仍嫌不,够,够高。,3.,栅,栅源极,间,间的PN结加,正,正向电,压,压时，,将,将出现,较,较大的,栅,栅极电,流,流。,绝缘栅,场,场效应,管,管可以,很,很好地,解,解决这,些,些问题,。,。,2.,在,在高温,下,下，PN结的,反,反向电,流,流增大,，,，栅源,极,极间的,电,电阻会,显,显著下,降,降。,11,绝缘栅,型,型场效,应,应三极,MOSFET,(MetalOxideSemiconductor FET),。,。分为,增强型,N沟道,、,、P沟,道,道,耗尽型N沟道,、,、P沟,道,道,4.1.2 绝,缘,缘栅场,效,效应管,（,（MOS),12,一N沟,道,道增强,型,型MOSFET,1,结构,13,2 工,作,作原理,(1)V,GS,=0V,时,时，漏源,之,之间相,当,当两个,背,背靠背,的,的 二,极,极管，,在,在D、S之间,加,加上电,压,压不会,在,在D、S间形,成,成电流,。,。,(2)V,GS,V,GS（th),0时，形成,导,导电沟,道,道,反型层,14,(3)V,GS,V,GS（th),0时，,V,D,S,0,V,DS,=,V,DG,V,GS,=,V,GD,V,GS,V,GD,=,V,GS,V,DS,V,GS（th),时,时发生,预,预夹断,15,3,N,沟道增,强,强型,MOS,管的特,性,性曲线,转移特,性,性曲线,I,D,=,f,(,V,GS,),V,DS,=const,16,输出特,性,性曲线,I,D,=,f,(,V,DS,),V,GS,=const,17,二N沟,道,道耗尽,型,型MOSFET,(a),结,结构,示,示意图(b),转,转移,特,特性曲,线,线,18,输出特,性,性曲线,I,D,U,DS,0,U,GS,=0,U,GS,0,19,P,沟道,MOSFET,P沟道MOSFET,的,的工作,原,原理与N沟道MOSFET,完,完全相,同,同，只,不,不过导,电,电的载,流,流子不,同,同，供,电,电电压,极,极性不,同,同而已,。,。这如,同,同双极,型,型三极,管,管有NPN型,和,和PNP型一,样,样。,20,2.2.5,双,双极型,和,和场效,应,应型三,极,极管的,比,比较,双极型,三,三极管场效应,三,三极管,结构NPN型,结,结型耗,尽,尽型N沟道P沟,道,道PNP,型,型,绝,绝缘栅,增,增强型N沟道P沟,道,道,绝缘栅,耗,耗尽型N沟道P沟,道,道,C与E,一,一般不,可,可倒置,使,使用D,与,与S有,的,的型号,可,可倒置,使,使用,载流子,多,多子扩,散,散少子,漂,漂移,多,多,子,子漂移,输入量,电,电流,输,输入,电,电,压,压输入,控制,电,电流,控,控制电,流,流源CCCS(,),电,电压控,制,制电流,源,源VCCS(,g,m,),21,4.1.4,场效应,管,管的参,数,数和型,号,号,一 场,效,效应管,的,的参数,开,启,启电压,V,GS(th),(或,V,T,),开启电,压,压是MOS增,强,强型管,的,的参数,，,，栅源,电,电压小,于,于开启,电,电压的,绝,绝对值,场,效,效应管,不,不能导,通,通。,夹,断,断电压,V,GS(off),(或,V,P,),夹断电,压,压是耗,尽,尽型FET的,参,参数，,当,当,V,GS,=,V,GS(off),时,漏,极,极电流,为,为零。,饱,和,和漏极,电,电流,I,DSS,耗尽型,场,场效应,三,三极管,当,V,GS,=0时,所,所对应,的,的漏极,电,电流,22,输,入,入电阻,R,GS,场效应,三,三极管,的,的栅源,输,输入电,阻,阻的典,型,型值,，对于,结,结型场,效,效应三,极,极管，,反,反偏时,R,GS,约大于10,7,，对,于,于绝缘,栅,栅型场,效,效应三,极,极管,R,GS,约是10,9,10,15,。,低,频,频跨导,g,m,低频跨,导,导反映,了,了栅压,对,对漏极,电,电流的,控,控制作,用,用，,这一点,与,与电子,管,管的控,制,制作用,相,相似。,g,m,可以在,转移特,性,性曲线,上,上求取,，,，也可,由,由电流,方,方程求,得,得,23,最,大,大漏极,功,功耗,P,DM,最大漏,极,极功耗,可,可由,P,DM,=,V,DS,I,D,决定，,与,与双极,型,型,三极管,的,的,P,CM,相当。,24,二,场效应,三,三极管,的,的型号,场效应,三,三极管,的,的型号,现,行,行有两,种,种命名,方,方法。,其一是,与,与双极,型,型三极,管,管相同,，,，第三,位,位字母J代表结,型,型场效,应,应管，O代表绝,缘,缘栅场,效,效应管,。,。第二,位,位字母,代,代表材,料,料，D,是,是P型,硅,硅，反,型,型层是N沟道,；,；C是N型硅P沟道,。,。例如,3DJ6D,是,是结型N沟道,场,场效应,三,三极管,，,，3DO6C,是,是绝缘,栅,栅型N,沟,沟道场,效,效应三,极,极管。,第二种,命,命名方,法,法是CS#，CS代表,场,场效应,管,管，,以数,字,字代表,型,型号的,序,序号，#用字,母,母代表,同,同一型,号,号中的,不,不同规,格,格。例,如,如CS14A,、,、CS45G,等,等。,25,几种常,用,用的场,效,效应三,极,极管的,主,主要参,数,数,26,半导体,三,三极管,图,图片,27,半导体,三,三极管,图,图片,28,4.2,场,场效应,放,放大,电,电路,(1),静,静态,：,：适当,的,的静态,工,工作点,，,，使场,效,效应管,工,工作在,恒,恒流区,，,，场效,应,应管的,偏,偏置电,路,路相对,简,简单。,(2),动,动态,：,：能为,交,交流信,号,号提供,通,通路。,组成原,则,则：,静态分析：,估算法、图解法。,动态分析：,微变等效电路法。,分析方,法,法：,29,4.2.2,场,场效应,管,管的直,流,流偏置,电,电路及,静,静态分,析,析,一,自,自偏压,电,电路,v,GS,Q点：,V,GS,、,I,D,、,V,DS,v,GS,=,V,DS,=,V,DD,-,I,D,(,R,d,+,R,),-,i,D,R,30,二 分,压,压式偏置,电,电路,31,4.2.2 场效,应,应管的低,频,频小信号,等,等效模型,G,S,D,跨导,漏极输出,电,电阻,u,GS,i,D,u,DS,32,很大，,可忽略。,场效应管,的,的微变等,效,效电路为,：,：,G,S,D,u,GS,i,D,u,DS,S,G,D,u,gs,g,m,u,gs,u,ds,S,G,D,r,DS,u,gs,g,m,u,gs,u,ds,33,4.2.3 共源,极,极放大电,路,路,u,o,U,DD,=20V,R,S,u,i,C,S,C,2,C,1,R,1,R,D,R,G,R,2,R,L,150k,50k,1M,10k,10k,G,D,S,10k,s,g,R,2,R,1,R,G,R,L,d,R,L,R,D,微变等效电路,34,s,g,R,2,R,1,R,G,R,L,d,R,L,R,D,r,o,=,R,D,=10k,35,4.2.4 共,漏,漏极放大,电,电路,源,极,极输出器,u,o,+,U,DD,R,S,u,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150k,50k,1M,10k,D,S,C,2,G,36,u,o,+,U,DD,R,S,u,i,C,1,R,1,R,G,R,2,R,L,150k,50k,1M,10k,D,S,C,2,G,r,i,r,o,r,o,g,R,2,R,1,R,G,s,d,R,L,R,S,微变等效电路,37,r,i,r,o,r,o,g,R,2,R,1,R,G,s,d,R,L,R,S,微变等效电路,输入电阻,r,i,38,输出电阻,r,o,g,d,微变等效电路,r,o,r,o,R,2,R,1,R,G,s,R,S,39,场效应管,放,放大电路,小,小结,(1),场,场效应管,放,放大器输,入,入电阻很,大,大。,(2),场,场效应管,共,共源极放,大,大器(漏,极,极输出),输,输入输出,反,反相，电,压,压放大倍,数,数大于1,；,；输出电,阻,阻=,R,D,。,(3),场,场效应管,源,源极跟随,器,器输入输,出,出同相，,电,电压放大,倍,倍数小于1且约等,于,于1；输,出,出电阻小,。,。,40,