场效应管及其基本放大电路（不含频率响应）课件

模拟电子技术基础 Fundamentals of Analog Electronic,第五章 场效应管及其放大电路,第五章 场效应管及其放大电路,§5.1 场效应管,§5.2 场效应管基本放大电路,§5.1 场效应管,一、结型场效应管,二、绝缘栅型场效应管,三、场效应管的分类,一、结型场效应管（以N沟道为例）,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。,符号,结构示意图,导电沟道,单极型管噪声小、抗辐射能力强、低电压工作,1. 结构,2. 工作原理 （1）栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用,沟道最宽,uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？,UGS（off）,（2）漏-源电压对漏极电流的影响,uGSUGS（off）且不变，VDD增大，iD增大。,预夹断,uGDUGS（off）,VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于uGS。,场效应管工作在恒流区的条件是什么？,uGDUGS（off）,uGDUGS（off）,夹断电压,漏极饱和电流,3. 特性,场效应管工作在恒流区，因而uGSUGS（off）且uGDUGS（off）。,uDGUGS（off）,（1）转移特性,g-s电压 控制d-s的 等效电阻,（2）输出特性,预夹断轨迹，uGDUGS（off）,可变电阻区,恒 流 区,iD几乎仅决定于uGS,击 穿 区,夹断区（截止区）,不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。,低频跨导：,二、绝缘栅型场效应管,uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。,SiO2绝缘层,衬底,反型层,1. 增强型管,大到一定值才开启,增强型MOS管uDS对iD的影响,用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？,iD随uDS的增大而增大，可变电阻区,uGDUGS（th）,预夹断,iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区,刚出现夹断,uGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻,2. 耗尽型 MOS管,耗尽型MOS管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0时均可导通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在uGS0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。,加正离子,小到一定值才夹断,uGS=0时就存在导电沟道,3. MOS管的特性,1)增强型MOS管,2)耗尽型MOS管,开启电压,夹断电压,3. 场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性,问题：uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 只有uGS0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ 只有uGS0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？,讨论一：利用图示场效应管组成原理性共源放大电路。,讨论二：如何利用Multisim测试场效应管的输出特性,从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点？,§5.2 场效应管基本放大电路,一、场效应管静态工作点的设置方法,二、场效应管放大电路的动态分析,三、场效应管放大电路的频率响应,一、场效应管静态工作点的设置方法,根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源,1. 基本共源放大电路,2. 自给偏压电路,由正电源获得负偏压 称为自给偏压,哪种场效应管放大电路能够采用这种电路形式设置Q点？,3. 分压式偏置电路,为什么加Rg3?其数值应大些小些？,哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？,即典型的Q点稳定电路,二、场效应管放大电路的动态分析,近似分析时可认为其为无穷大！,根据iD的表达式或转移特性可求得gm。,与晶体管的h参数等效模型类比：,1. 场效应管的交流等效模型,2. 基本共源放大电路的动态分析,若Rd=3k， Rg=1M， gm=2mS，则 与共射电路比较。,3. 基本共漏放大电路的动态分析,若Rs=3k，gm=2mS，则,基本共漏放大电路输出电阻的分析,若Rs=3k，gm=2mS，则Ro=?,§6.4 .2.3 复合管,复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。,不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。,目的：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。,6.4.2.3 复合管,复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。,不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。,目的：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。,讨论一:判断下列各图是否能组成复合管,在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。,Ri=? Ro=?,讨论二,