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1、精品文档第2章根本放大电路2.11场效应管及其放大电路场效应晶体管是利用电场效应来限制电流的一种半导体器件,即是 电压限制元件.它的输出电 流决定于输入电压的大小,根本上不需要信号源提供电流,所以它的 输入电阻高,且温度稳定 性好.按结构不同场效应管有两种：结型场效应管绝缘栅型场效应管本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类每类又有N沟道和P沟道之分2. 11. 1绝缘栅场效应管1.增强型绝缘栅场效应管(1) N沟道增强型管的结构精品文档(1) N沟逍増强型管的结构应忡柵极和获它电极及硅 片么间足绝 缘的,称绝 缘栅型场效P醴硅衬底源极S柯极G漏极DP型硅衬底源极S槨极G
2、漏极D由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅,故又称金属-氧化物-半导体场效应管, 简称M0场效应管.符号:DJG J nS(2) N沟道增强型管的工作原理由结构图可见,N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开,漏极和源极之间是两个背靠背的 PN结.s _& D当栅源电压r:s=o时, 不管漏极和源极之側所 加电压的极性如何,其 中总冇个PN结是反向 偏代的*反向电阻很高, 漏极电流近似为冬.J4_/工N型Y也沿St GS G5 ttto H寸. 将出现N型导电沟 道,将DS连接起 來懾愈高*导 41沟逍航宽, 在漏极电源的作用 下将产生漏极电流 符子导通.当UGs 0时,P型衬底中
3、的电子受到电场力的吸引到达表层,填补空穴形成负离子的耗尽层;当ugs UGsth后,场效应管才形成导电沟道,开始导通,假设漏-源之间加上一定的电压UDS那么Id产生.在一定的LDs下漏极电流Id的大小与栅源电压LGs有关.所以,场效应管是一种电压限制电流的器件N+JeeleeelPS飞衬底N型导电沟道f -源电压UDs下,使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGsth.特性曲线S /mA % =10V怛流区 :无导电:冇M电沟道截止区(4) P沟道增强型沟道&移特性曲线漏极特性曲线J j I回:加电压才形成FP泞电沟道増邺科场效応忤只有当f Uih* H才彤成讨 电沟遺再2.耗尽型
4、绝缘栅场效应管?如果MOS管在制造时导电沟道就已形成,称为耗尽型场效应管(1 ) N沟道耗尽型管结构 g推仃圧离rJfc.厂刚丁両L导业沟逍ItFF M, ,印亠绝缘以屮LDs,也由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道,所以在UGs= 0时,假设漏-源之间加上一定的电压会有漏极电流Id产生.这时的漏极电流用I DSS表示,称为饱和漏极电流.当UGs 0时,使导电沟道变宽,Id增大；当UGs 0时,使导电沟道变窄,Id减小；Us负值愈高,沟道愈窄,Id就愈小.当UGs到达一定负值时,N型导电沟道消失,Id= 0,称为场效应管处于夹断状态(即截止).这时的Lbs称为夹断电压,用Lbs(off)表示.(2
5、)耗尽型N沟道MOS管的特性曲线耗尽型的MOST LGs= 0时就有导电沟道,加反向电压到一定值时才能夹断.1转樹汁Ml线湖极符性曲线1(3) P沟道耗尽型管隔6掺i负肉r汁电沟诟増强型oD卅沟ifiP沟道Gs SZ间加一宦 电压才形成屮I!沟逍N沟道P沟逍在制适时就从右 原始&电沟逍3. 场效应管的主要参数(1) 开启电压Us(th):是增强型MOS管的参数(2) 夹断电压 Lbs(off):(3) 饱和漏电流I DSS：是结型和耗尽型MOS管的参数(4) 低频跨导gm:表示栅源电压对漏极电流的限制水平极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压场效应管与晶体管的比拟濒极取三扱许取极盟场效应背
6、电屮和空穴阿种4殳 流产同|科參与计电电F或空穴屮-种 伐流f参与好啪限制方代电流限制|llfKR 制类巾NPN4I1PNP国沟逍和P沟逍故人冬議fl = 20 2X)岸耐结-5iiAA IOl4Q 较高 输出睑H很奇热他亡性sF r制谧V.艺简瞑*成木低I对应电atcG2.11.3场效应管放大电路场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点,常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低 的放大电路.？?？场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体管的发射极、集电极、基极.场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在 结构上也相类似.?场效应管放大电路的分析与双极
7、型晶体管放大电路一样,包括静态分析和动态分析.1.自给偏压式偏置电路T为N沟道耗尽型场效应管邸Uss=卡SI S=卡SI D栅源电压Us是由场效应管自身的电流提供的,故称自给偏压.增强型MOS管因Us=O时,IdO,故不能采用自给偏压式电路静态分析可以用估算法或图解法略估算法： 列出静态时的关系式将匕知的f代入上网式.解岀&G站心；由 %=务1%心W解出对增强型MOS管构成的放大电路需用图解法来确定静态值 2.分压式偏置电路 1静态分析怙讣汛：列出胛态肘的養系弋 流过&;的电流为零 耳严比-r氐丰忑H-仔7将的仁禺町；心粉代入上卿式,解出护A;HI-(2)动态分析电用放大倍数=宦心%交流通路心 XHTU1升-绻(心和I输入电阳输岀电阻昨=;+(J?G1 &；J q =几%是为了提 髙输入电阻齐 而设萸的.3.源极输出器由3 %旷加心*為)解出Q业尿敵大僻数I *%).特点与品体管前 5 +叫. 対极输出器H当场效应管工作在可变电阻区时,漏源电阻:场效应偉町斤作iti栅源 电压限制的可变业阻R愈大ZiJmAatcs=_-5VN沟道结也场效咸钾的转够特性Tt t ；T f | tsl 个皿 T Att 1 T t； I