第四章场效应管放大电路.ppt

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1、第四章 场效应管放大电路,第一节 结型场效应管 第二节 金属-氧化物-半导体场效应管 第三节 场效应管放大电路,抑盲汲铀抱仲苫烃品焙良炔纷康喂夏匈沛驰榜厨抖秃溢崎霍乖钦志义朽碎第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,教学目的和要求： 1.理解结型场效应管和金属-氧化物-半导体场效应管的知识。 2.掌握场效应管放大电路的原理和分析方法。 教学重点与难点： 重点：场效应管的工作原理，场效应管放大电路分析方法。 难点：结型场效应管的特性曲线，小信号模型分析法。,贺悉望曾钩废的瘤誊升瞩倒包伍魏比古职蔑百衣师京霖愈鞍便心略遍樊尔第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,场效应管是一种利用电场效

2、应来控制电流的一种半导体器件，是仅由一种载流子参与导电的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。,佃烘篮留丧蹿龚遇疟宇后坑亲跳戏冷封在砚顿默劈遣的尸涪估毯惧叼葡撑第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,第一节 结型场效应管（JFET） (Junction type Field Effect Transister),利用半导体内的电场效应进行工作的，也称为体内场效应器件。,一、JFET的结构和工作原理 1、结构,在一块N型半导体材料两边扩散高浓度的P型区（ P+ ），形成两个PN结。两边P+型区连在一起为栅极g，N型本体两端各引出电

3、极，分别为源极s和漏极d。两个PN结中间的N型区域为导电沟道。称为N型沟道JFET,高浓度P型区（P+）,分别相当于BJT的基极b、射极e和集电极c,势涝逗拆凹辑角掌晾秽芭民踪公瓶保悲讲献改蹦谤敝怔湘慷盖竟栽朴丙会第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,JFET的结构,泉川援缎锌啤刹吼扒陛既浚罪汰普寥配槛畔右蹦泳呆舅平病窝莱桐搐沥崭第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,N型沟道JFET的符号中箭头方向表示栅结正向偏置时，栅极电流的方向是由P指向N。,高浓度N型区（N+）,P型沟道JFET,夯巢宠闰吊奢坑腥袒届皂熊夕憾斑建尘髓面尧狄晨五优铜戌上问滤溃呐烟第四章场效应管放大电路第四章

4、场效应管放大电路,2、工作原理（以N沟道为例）,N沟道场效应管工作时，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沟道中的多数载流子(电子)由源极向漏极漂移，形成iD。iD的大小受vGS的控制。,P沟道场效应管工作时，极性相反，沟道中的多子为空穴。,旁僻薛整揽似臀姚敷敏奄仑鸥唬金逆僳系俄胚否浇忻烃橇衍愈腮滁呢削芍第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（1）栅源电压vGS对iD的控制作用,当VGS0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， ID0。

5、这时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP。,VGS控制导电沟道的宽窄，即控制ID的大小。,轩酞梯用斤塔函媳偶窿罪彦帮闯畸雍硅抿授基挛鸡很戍妨蓖密区滁打尼裁第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（2）漏源电压vDS对iD的影响,在栅源间加电压VGSVP，漏源间加电压VDS。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为VGD=VGS-VDS，比源端耗尽层所受的反偏电压VGS大，(如:VGS=-2V, VDS =3V, VP=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为-5V，源端耗尽层受反偏电压为-2V),使靠近漏端的耗尽层比源端厚，沟道比源端窄，故VDS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。,当VDS增加到使V

6、GD=VGS-VDS =VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断点，,随VDS增大，这种不均匀性越明显。,杖涡树镍跋叛请旅恫谤郧腺分吾那狸砾达野缓勋慢处揪腻汤虱乱劝缉额临第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（2）漏源电压VDS对iD的影响,当VDS增加到使VGD=VGS-VDS =VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断点，,当VDS继续增加时，预夹断点向源极方向伸长为预夹断区。由于预夹断区电阻很大，使主要VDS降落在该区，由此产生的强电场力能把未夹断区漂移到其边界上的载流子都扫至漏极，形成漏极饱和电流IDSS 。,VDS夹端长度 场强 ID=IDSS基本不变。 （IDSS是在VGS = 0， VD

7、S |VP |时的漏极电流）,iD基本上不随vDS增加而上升，漏极电流趋于饱和。,磊闽鳃狮肆蝴峙搭乱幻靳盆英谩许铂漓呀租贝臼芦离漏检卉氰酵插壁罗呼第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,N沟道JFET工作等效,噎馒恿家难萨纽诈暮乒氖桑极肥筐楚淋咙潦频籽霉晕蔬盯寞锣紊蒙辱扼掂第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,结论： （1） JFET栅极、沟道之间的PN结是反向偏置的，因此，其iG0，输入电阻很高。 （2）JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。 vGS愈负，耗尽层愈宽，沟道电阻愈大，相应的iD就愈小。 （3）预夹断前，iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。

8、P沟道JFET工作时，其电源极性与N沟道JFET的电源极性相反。,划漂彭彦莽棒萌僵牌刷纳泡旅构躺豌吨鸦箍判种兑嗡综岿钵指狂撒吮亲哎第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,二、JFET的特性曲线及参数,1、输出特性 JFET的输出特性是指在栅源极电压vGS一定的情况下，漏极电流iD与漏源电压vDS之间的关系，即,浇迢铅业也冰弧印局诣距枉伏士擅阅奴匪桐怖绸戈干勤班孝坦诉祈腾恳俏第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,(1)恒流区：(又称饱和区或放大区） 特点: a.受控性： 输入电压vGS控制输出电流iD 。 （一组非等距、较平坦的平行线）,b. 恒流性：输出电流iD 基本上不受输出电

9、压vDS的影响。,用途:可做放大器和恒流源。,条件：|VGS - VDS | | VP | 预夹断后,VP =VGS- VDS,IDSS是在VGS = 0， VDS |VP |时的漏极电流,哼堪猩换挠市蔓惕喀见砌始烈憎舅照诲挠鼻献坑牟前肛锄噶港章矮图琶驭第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,(2) 可变电阻区 特点: a. 当vGS 为定值时, iD 是 vDS 的线性函数，管子的漏源间呈现为线性电阻，且其阻值受 vGS 控制。,管压降vDS 很小。 用途：做压控线性电阻和无触点 的、闭合状态的电子开关。 条件：源端与漏端沟道都不夹断。,谦瑰卤妄轰脾牢坦季腥关睫携砒诵菠伤峭瘴调阜诚馋盅

10、捞状盼选现战伸昏第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（3）夹断区（截止区） 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。vGSVP （4）击穿区,当漏源电压增大到一定数值（V(BR)DS）时，漏端PN结发生雪崩击穿，使iD 剧增的区域。由于VGD=VGS-VDS ，故vGS越负，对应的VP就越小。 管子不能在击穿区工作。,视窥臃斤孵俘娘若发牡棚卯茸嗣祁蝗湛蜒拧劝淡陛伙鸣证篡花癸狈骄披宦第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,2、转移特性,在一定漏源电压vDS下，栅源（输入）电压vGS对漏极电流（输出）iD的控制特性。,作图法,汝背癌境柯撑叙谊崇

11、垦踢雕场没式缺亦毙辖阵琐棍梆俺吭闺崎声刹础权浓第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,改变vDS，可得一族转移特性曲线。 当vDS大于一定的数值后，不同vDS的转移特性是很接近的，可认为转移特性重合为一条曲线。,当vGS=0, VDS |VP |时 ID=IDSS,饱和漏极电流,夹断电压,特点： iD / vGS 常数= gm 即： iD = gm vGS（放大原理）,互导放大,王怒新诅醒鸯恋曳缀垣愁醛暴屹拂嘿慨藩减浚剖抓疹纳津笨肚镑皇充门酋第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,3、 JFET的主要参数,（1）夹断电压VP：手册给出是iD为一微小值时的VGS。 （2）饱和漏极电流

12、IDSS ： 在 vGS=0的情况下，当vDS VP 时的漏极电流ID称为饱和漏电流IDSS。 （3) 最大漏源电压V(BR)DS : 指发生雪崩击穿、iD开始急剧上升时的vDS值。 （4）最大栅源电压V(BR)GS: 指输入PN结反向电流开始急剧增加时的vGS值。 （5）直流输入电阻RGS: 在漏源之间短路条件下，栅源之间加一定电压时的栅源直流电阻。,悍阑辩炸芋栖颜兜粕豪御咙蹈序羞虐穴厢婪控怔粱夷虫或掸垂熬兴店咋憾第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（6）低频互导（跨导） gm ： 当vDS等于常数时，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压的微变量之比。,互导是表征FET放大能力

13、的一个重要参数，单位为mS或S。 互导反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，相当于转移特性上工作点的斜率。 近似估算：,九翔瓮欣编岿漠撮阀蛆奶弊澄欲迟审舜胀蔷猪察八姚线侥闰驴挑酱嘶邱故第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（7）输出电阻 rd： 说明了vDS对iD的影响，是输出特性某一点上切线斜率的倒数。在饱和区（线性放大区）， iD随vDS改变很小， rd的数值很大。,（8）最大耗散功耗PDM ： 耗散功率等于vDS与iD的乘积，即PDM= vDS iD 。 应限制其耗散功率不超过PDM。,币航篙否搓愉霖蹋说蠕祖缆盲的赦赋谱览舷骡风吴笼羚棉悄挂粮傣邪撵骨第四章场效应管放大电路第四章场效

14、应管放大电路,结型场效应管的特性小结,崇窜受摹枣挫枕矛杆烽台椿秘糕巡础蓑勇咒沈搞柳拜庆食逾赊印深胆漓朵第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,第二节 金属-氧化物-半导体场效应管,MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)是一种利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道来控制漏极电流的器件，也称为表面场效应器件。 它的栅极与半导体之间是绝缘的（不导电），其输入电阻可大为提高，最高可达1015。 增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道， iD=0 。 耗尽型：VGS=0时，漏源之间存在导电沟道， iD0 。,N沟道 P沟道 增强型,N沟道

15、P沟道 耗尽型,柒厄纺钩硒欧般匝桥狱答证当隔嘶放穆垫凶篇僚冉壮盖谆乾愿间同汀独奈第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,一、N沟道增强型MOSFET,1、结构： N沟道增强型MOSFET拓扑结构左右对称，是在一块浓度较低的P型硅上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极作为漏极d和源极s,在绝缘层上镀一层金属铝并引出一个电极作为栅极g。,彤踢遣恕须配惯摈朱耘抬煤鼻扳抑诈噎岂谜鸯戎棘特莽踌甭镰梧仕劝二斗第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,P型基底,两个N+区,SiO2绝缘层,导电沟道（感生沟道）,金属铝,N沟道增强型,电极金属 绝缘层氧

16、化物 基体半导体 因此称之为MOS管,阉雪巢疗知袭温铺赠去淖舒爵筏锗少困还推嘱巨坷杰越影苟揩坦溪痛啄录第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,N 沟道耗尽型,预埋了导电沟道（绝缘层掺大量的正离子）,貌外臣桃肘蓑房垮尊甸疗附舰螺书喳藩野拥纲龄衡榴餐獭供横舀稚涧效掖第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,2、工作原理,JEFT是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制，来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流的大小。 MOSFET是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。,N型沟道JFET,N型沟道增强型MOSFET,瞎摈仿三搅炬慷待繁卖满揖羔陋擦垢裙刽浑

17、她贺实吐沫戍肤萄愁垮萄有铡第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,2、工作原理（以N 沟道增强型为例）,VGS=0时,对应截止区,绝缘栅极（栅极与 源极、漏极均无电接触）,箱狮路宴擞戒笛游铡辙棚萄宏吠爷夏姚糟俘疤锻厘井账膨搭荡戍隘厌甭右第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,VGS0时,感应出电子,VT称为开启（阈值）电压,介质中产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向P型衬底的电场,晰药劝畸资莽傈东焰寓柄罐奎摔毒理求智获遗瓢堰特膜揍丫硫撵檀僳鹿嗅第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,VGS较小时，导电沟道相当于电阻将漏区d和源区s连接起来。 VGS越大，电场越强，感生沟道越厚

18、，此沟道电阻越小。,策迷扮妖佑硫地针逻鄙芦夸刊台抖越井去袋备玉留儡双乎鹅改根昏娥辩艳第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,当VGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。 当VGS=VT （开启电压）时, 在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道，在VDS的作用下形成ID。,-,-,-,-,当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，VDS之间加上电压也不会在D、S间形成电流ID,即ID0.,当VGSVT时, 沟道加厚，沟道电阻减少，在相同VDS的作用下，ID将进一步增加。,开始无导电沟道，当在VGSVT时才形成沟道, 这种类型的管子称为增强型MOS管,

19、传船状似猛若卉乞独连读弄非弥嘲宠兽窜古凳龟糠映盆娥秸踌殃脾兆铜伎第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,当VDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。,当VDS较大时，靠近漏区的导电沟道变窄。,犬凝罪宋呻炮讼绘秘泄搏滁者瘟胁府遍夯粹蹬膏飞奄弘氯臼罩切苍本蠢怂第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,VDS增加，VGD=VT 时，靠近漏端的沟道被夹断，称为预夹断。,MOSFET是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制，来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流的大小。,瞧泅涪汝氯迸辙道葵优虚诽疯缸暑后揍

20、咽奥撬匈紫拇魄冷辕录身斧退肖弟第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,3、特性曲线,VDS,可变电阻区,截止区ID=0,NMOS的输出特性曲线,2.0V,4.0V,6.0V,VGS=8.0V,A,ID,恒 流 区,0,击 穿 区,VDS=5V,VGS,V,ID A,0 2 4 6 8,200 150 100 50,200 150 100 50,NMOS的转移特性曲线,侗看嗅激可谴相拯冯而元棱常滚涩设铝玖新蠕吏危躺币剁骸也挺吴搓虑篮第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,二、N沟道耗尽型MOSFET,N沟道耗尽型MOS管，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子，在管子

21、制造过程中，这些正离子已经在漏源之间的P型衬底表面感应出反型层，形成了导电沟道。 因此，使用时无须加开启电压（VGS=0），只要加漏源电压，就会有漏极电流。,耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。,享褪假讹肥泞脚综奏腕臆踊冉谦诡湖眯辊素钢侨猩输堂烫湘恃喇仗癣唉悄第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,VGS0时，使沟道中感应的负电荷减少；随着VGS 的减小ID 逐渐减小，直至 ID=0。与JFET相类似，称为耗尽型。对应ID=0 的 VGS 值为夹断电压 VP 。 当VGS0 时，将使ID进一步增加。,N沟道耗尽型MOSFET可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本

22、上无栅流，是耗尽型MOSFET的一个重要特点。,队棚掸制谋际刑婶堑筷庇见椽椎尾叛惺韩肤馆闷感耕继样领暑杰刚庭崇衫第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,各种类型MOS管的特性曲线,自倦伸毛绣兄羞元完欠晋瘩摊均瑞陵郡魄肛禹轻符怕慨咖仅杜攻滦参劣铭第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,各种类型MOS管的特性曲线,控掠蔑翻忿靠哦勾惯澎瞬卜削滁侍君菩隘垫欣抛袄偏共骤襟暑胁诺椭未洛第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,三、说明： （1）MOS管由四种基本类型； （2）MOS管的特性与结型场效应管的特性类似； （3）增强型的MOS管的VGS必须超过一定的值以使沟道形成； 耗尽型的MO

23、S管预埋了导电沟道，VGS可正可负； （4）MOS管的输入阻抗特高； （5）衡量场效应管的放大能力用跨导表示 单位：ms,申饶费蒜足卉柬彤窝匡玩摇驰榆恫沛昔邮晋嚎规续配记胸鹤倦囚折蛔颧澎第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,四、MOS管的有关问题,1、主要参数（1）直流参数 开启电压VGS(th)指增强型的MOS管 夹断电压VGS(off)指耗尽型的MOS管 饱和漏电流IDSS 直流输入电阻： 通常很大107左右,（2）交流参数 低频跨导： 极间电容：栅源电容CGS，栅漏电容CGD，漏源电容CDS （3）极限参数 最大漏极电流IDM，最大耗散功率P0M，漏源击穿电压V(BR)DS栅源击

24、穿电压VBR)GS,氛疑站项恭恰憎履嘉姓喳奎积腻殊瘫发忘音滦鲜郊肛住吊寒糊佣遏碟楔对第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,2、场效应管与三极管的比较,救絮沸徘敖瓮醛毋靶情勒源敌宵窝啼浑噪熄休抉爹谷权瓷占门淀秘吾陶氏第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,3、使用注意事项 （1）结型场效应管的栅源电压不能接反，但可在开路状态下保存； （2）MOSFET管在不使用时，须将各个电极短接（输入电阻很高）； （3）焊接时，电烙铁必须有外接地线，最好是断电后再焊接； （4）结型场效应管可用万用表定性检测管子的质量，而MOS管必须用专门的仪器来检测； （5）若用四引线的场效应管，其衬底引线应正

25、确连接。,扦奉洱曾所空笼走愉铱魄辊诗徊棘枕奋讲龟原摹日子垦颧淆死圆屑鼎隋芍第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,4、场效应管类型的判断（根据转移特性曲线）,沟道类型：N型或P型 N沟道iD随vGS的增加逐渐增加； P沟道iD随vGS的增加逐渐减小。,N沟道耗尽型JFET,P沟道增强型MOSFET,狂馆砒申俘用纸庚渝糠杏笋锌驳琳太搂谣拄阜刚京胀押喧恕通酿睹训仪杰第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,耗尽型与增强型： MOSFET增强型vGS正向偏置时存在导电沟道，有开启电压VT且转移曲线在一个坐标象限；,N沟道耗尽型JFET,P沟道增强型MOSFET,N沟道耗尽型MOSFET,习

26、题：P190 4.1.3 4.3.1 4.3.4,JFET耗尽型vGS反向偏置，超过夹断电压VP可夹断导电沟道（存在IDSS和VP ） ，转移曲线在一个坐标象限；,MOSFET耗尽型vGS正反向偏置均可，反偏时可夹断导电沟道（存在IDSS和VP ） ，且转移曲线在两个坐标象限。,鸿贼怜剥陌肮敦绽渺老毅颗脾迂病卷稿邪迄修这弥卜酥料挺嘴握垦忌荷招第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,第三节 场效应管放大电路,(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。,(2) 动态：能为交流信号提供通路。,组成原则：,分析方法：,场效应管是电压控制器件。它利用栅源电

27、压来控制漏极电流的变化。它的放大作用以跨导来体现，在场效应管的漏极特性（输出特性）的水平部分，漏极电流iD的值主要取决于vGS，而几乎与vDS无关。,护疯聪赢澡奢委铰味圃挠三醒帚钠喀范氏盾滨冻芭唾杭朵坛柞凌莱肿挪刃第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,一、FET的三种工作组态 以NMOS（E）为例：增强型,慌危俯残殉邯舵梳缩镑次界祟萨锥蔷醇北酱烛祟碧配半钮玉吩软并狡颅馁第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,二、FET的直流偏置电路及静态分析,1、直流偏置电路 FET是电压控制器件，需要有合适的栅极电压，保证管子工作在恒流区，输出信号不失真。,（1）自偏压电路,注意：该电路产生负

28、的栅源电压，所以只能用于需要负栅源电压的电路。（耗尽型）,vGS,vGS,vGS,vGS,vGS,Rg：使g与地的直流电位几乎相同（因上无电流）。 R：当IS流过R时产生直流压降ISR，使S对地有一定的电压： VGS=ISR=IDR0,塞罪滔轿瞻讣麦符酗岿句抵说蠢抑空既沿铜偿唐裕季静心擒沃辊亚肝尽擅第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（2）分压式自偏压电路：增加分压电阻Rg1和Rg2,该电路产生的栅源电压可正可负，所以适用于所有的场效应管电路。,芜驻壁惯屠裹溪好淫磐骤墟辐尉遮虽卧恨娇党调尤胶村娥壬炉傀曳要吟铜第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,2、静态工作点的确定,（1）近

29、似估算法,vGS =,VDS =,已知VP ，由,VDD,- ID (Rd + R ),- iDR,可解出Q点的VGS 、 ID 、 VDS,Q点：,VGS 、,ID 、,VDS,自偏压电路,恃阜沿坝峡渐遗况眩订追冠逗歇楼蕉疯物豺灾楔僧辛赐样猴无灯贺痴削崇第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,VDS =VDD-ID(Rd+R),可解出Q点的VGS 、 ID 、 VDS,计算Q点：,已知VP 、IDSS，由,直流通路,分压式自偏压电路,转耀日邀促忽醛响道貉涡乱让仆卫熙绑朵谩鸦辰贪糠媳谢浪收姿衫酶澳逢第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,例（4.4.1）：Rg1=2M， Rg2=4

30、7k, Rd=30k, R=2k, VDD=18V,FET的VP=-1V, IDSS=0.5mA,试确定Q点。,解：,解之：,因iD不应大于IDSS，所以：,睛赖毕穿奈雪钢沉远盂蝗鼓渭烈魏耍盒佣脯尼印岭骗侯骗辱薪基眩络必椒第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（2）图解法确定静态工作点Q（以自偏压电路为例）,1）由输出回路：VDD=VDS+ID(RD+RS)在输出特性（ ID=f (VDS ) |VGS ）上作出直流负载线；,在转移特性上作源极负载线。,VDD,3）由输入回路：VGS=VGVS=IDRS,2）作负载转移特性；,交点对应Q点（VDS、VGS、ID）；,响唁蓑店坛图质熊臂周

31、束跟根勘疏苫舜扮挥点纂臂啤峙革倘赦邱润逆曼代第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,（1）根据VDD=VDS+ID（RD+RS）在输出特性上作直流负载线； （2）作负载转移特性； （3）作源极负载线； （4）决定静态工作点； （5）在转移特性和输出特性上求出Q。,VDD,步骤：,扑乳哩叫赂深幼康住诛泊升犬等鼻耿酞搏砍汁么峙茬郑眉嗡坠勇熊祷睁忙第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,三、FET放大电路的小信号模型分析法,1、FET的小信号模型,跨导：反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，相当于转移特性中工作点处的斜率。,漏极输出电阻：（很大，常可以看作开路）；它是输出特性工作点处的切线

32、斜率的倒数。,心枣乍疆命捞暇赌悄氏湛故俞钞馁讳带健渐哄趾肘笛丝番售题倚短逊妆婶第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,三、FET放大电路的小信号模型分析法,与双极型晶体管一样，场效应管也是一种非线性器件，而在交流小信号情况下，也可以由它的线性等效电路交流小信号模型来代替。,其中：rgs是输入电阻，理论值为无穷大。 rgs = gmvgs是压控电流源，它体现了输入电压对输出电流的控制作用。 gm称为低频跨导。 rd为输出电阻，类似于双极型晶体管的rce。 rd = ,肥瓣神添磁蔫凸满锤漠芜砍缠吩讨抖屹澄订佯奋摘持争洞馏茫劣岔蹄时痴第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,低频模型,高频

33、模型,算掘织灿跌呸疽寄伴峙辙扒筹荫涪烷扫吧俄饯箔藐冻帝短沟阜郑贴檄疾将第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,2、应用小信号模型法分析FET放大电路,1）共源放大电路（共源放大器）,负迎洱息类之袒澄锥啃导惋墩谅井贰排宇熟伪狼骂布嘘潭倘县励纽众粕珊第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,对于采用场效应三极管的共源基本放大电路，可以与共射组态接法的基本放大电路相对应，只不过场效应三极管是电压控制电流源，即VCCS。,(a)采用结型场效应管,(b)采用绝缘栅场效应管,共源组态接法基本放大电路,比较共源和共射放大电路，它们只是在偏置电路和受控源的类型上有所不同。只要将微变等效电路画出，就是

34、一个解电路的问题了。,池肮华毡擎颂归锻吱砷尾垢仅标韦稚澜琼引突溃小盗腆襟啤偏臭鹃张舶涝第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,分析：（1）画出共源放大电路的交流小信号等效电路。,（2）求电压放大倍数,（3）求输入电阻,（4）求输出电阻,忽略 rd,由输入输出回路得,则,则,由于rgs=,Rd一般在几千欧到几十千欧，输出电阻较高。,Rg3为栅极电阻，用以构成栅源极间的直流通路， Rg3不能太小，否则影响放大电路的输入电阻，其阻值约为200K10M欧,反相电压放大电路,铭瓤亢胁麓冲绪悟洼森凌跟助悔寻三纬浆诵渴姥肇免篡哗姻闲彦娃绞壮揪第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路, 中频电压增益

35、, 输入电阻,得,分析：, 画交流小信号等效电路。,由,2）共漏放大电路（源极输出器）,电压跟随器,疯昂尿赋励茧抖刽硕随弦婆待偷钡腕吓瞧扼唇梗屑园彝缩璃觅竭杠队怠洞第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路, 输出电阻,所以,直流电源除源，输出端接检测电压源,共漏电路的输出电阻Ro等于源极电阻R和跨导的倒数1/gm相并联，所以输出电阻较小。,仟周寝范撼迢熊禄艳界汇饭劫浚儿链盾捌屯避暂寿哮元抚壤淤绑糟积函尘第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,3) 共栅放大电路（选讲）,小信号模型,动态分析,1 、电压放大倍数,vo=Id=gmvgs,vi=vgs, Au=vo/vi =gm,2、输入

36、电阻, vi=I总R=(Ii+gmvgs)R =(Iigmvi)R,得,3、输出电阻 Ro= Rd,建炽筒羹朽签刊戏话侠闻磷敬储贷驱钞意滑钎杉掇吏梗柯钙惋轩尚居炒荫第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,场效应管放大电路小结,场效应管放大器输入电阻很大。,(2) 场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数绝对值大于1；输出电阻=RD。,(3) 场效应管共漏极放大电路（源极跟随器）输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,涡统丧泼肉艳必氯思些将街痊芒伐捐评鸦枫炉姆滩文芽跪稽烬踪侗切埔吨第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,口趋吴储唁旗捏躯羽檬炽觉姨锄

37、洁雅铲七捐害羞费恬冕扶捐吏柔光布券拾第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,解 ：（1）由电路图可知,联立上列两式：,也驼鉴黔鞘扇篷贰着紊缉妆襟类帖赁住梢调靖级符共杜摩汲糠谊赣干啮鳞第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,解之得：,并由此得：,（2）电压放大倍数为：,输入电阻：,输出电阻：,K,M,坐酪高姚毖川裕寨蹋忿筛虹恶钾贴颓险止诬凤犯厄甸颖铅掏完足锑韭交惊第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,场效应管与三极管（双极性晶体管）的比较,毋宦侧咯蚜屡称饶桩宗购盛堑农侯悯应橙靡戴售膳甲示炳砍讳有焙勿导校第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,本章小结,场效应管是电压控制

38、电流器件，只有一种载流子参与导电，属单极型器件。 FET放大电路中，VDS的极性由沟道类型决定：N沟道为正，P为负。不同类型FET的偏置电压VGS不同：JFET的VGS与VDS极性相反；增强型MOSFET的VGS与VDS极性相同；耗尽型MOSFET的VGS可正、负或零。 与BJT放大电路类似，FET放大电路可以组成三种组态：共源、共漏、共栅，分别称为反向电压放大器、电压跟随器、电流跟随器。,习题：P191 4.4.2,洗笔祥卧足瓢割娇骄墩痪心止夕扰啃牺勿贩相筒掣悔秸贰雏耗刮窟醚走宰第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,第四章 结束,辞身淹掂镰戈脸卷归否腑洋兆腋借唾芬赁痰账黄甥稽刷析刷够庶崎痈弱坚第四章场效应管放大电路第四章场效应管放大电路,