第3章场效应管及其应用电路.ppt

3.1 结型场效应管结型场效应管 结构结构 工作原理工作原理 输出特性输出特性 转移特性转移特性 主要参数主要参数NPP两边是两边是P区区G(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极导电沟道导电沟道NPPG(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极DGSDGSPNNG(栅极栅极)S源极源极D漏极漏极P沟道结型场效应管沟道结型场效应管DGSDGSUDS=0U时时PSDUDSUGSGNNNNIDPN结反偏，结反偏，UGS越大则耗尽区越越大则耗尽区越宽，导电沟道越宽，导电沟道越窄。窄。PGSDUDSUGSNNIDUDS=0U时时NNUGS越大耗尽区越宽，越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。沟道越窄，电阻越大。但当但当UGS较小时，耗尽较小时，耗尽区宽度有限，存在导区宽度有限，存在导电沟道。电沟道。DS间相当于间相当于线性电阻。线性电阻。PGSDUDSUGSNNUDS=0时时UGS达到一定值时达到一定值时（夹断电压夹断电压UP）,耗耗尽区碰到一起，尽区碰到一起，DS间被夹断，间被夹断，这时，即这时，即使使UDS 0U，漏极电漏极电流流ID=0A。IDPGSDUDSUGSUGS0、UGDUP时时耗尽区的形状耗尽区的形状NN越靠近漏端，越靠近漏端，PN结反压越大结反压越大IDPGSDUDSUGSUGSUp且且UDS较大时较大时UGDUP时耗尽区的形状时耗尽区的形状NN沟道中仍是电阻沟道中仍是电阻特性，但是是非特性，但是是非线性电阻。线性电阻。IDGSDUDSUGSUGSUp UGD=UP时时NN漏端的沟道被夹断，漏端的沟道被夹断，称为称为予夹断。予夹断。UDS增大则被夹断增大则被夹断区向下延伸。区向下延伸。IDGSDUDSUGSUGSUp UGD=UP时时NN此时，电流此时，电流ID由未由未被夹断区域中的载被夹断区域中的载流子形成，基本不流子形成，基本不随随UDS的增加而增的增加而增加，呈恒流特性。加，呈恒流特性。ID 工作原理工作原理 UGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当UGS0时时 当沟道夹断时，对应的栅源电当沟道夹断时，对应的栅源电压压UGS称为称为夹断电压夹断电压UP（或或UGS(off)）。）。对于对于N沟道的沟道的JFET，UP 0。PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄。沟道变窄。UGS继续减小，沟道继续变窄继续减小，沟道继续变窄 UDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当UGS=0时，时，UDS ID G、D间间PN结的反向电压增加，结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。变窄，从上至下呈楔形分布。当当UDS增加到使增加到使UGD=UP 时，在紧时，在紧靠漏极处出现预夹断。靠漏极处出现预夹断。此时此时UDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本不变基本不变 UGS和和UDS同时作用时同时作用时当当UP UGS0时时PNNGSDUDSUGSPNNGSDUDSUGS当当UDS不太大不太大时，导电沟时，导电沟道在两个道在两个N区区间是均匀的。间是均匀的。PNNGSDUDSUGS夹断后，即夹断后，即使使UDS 继续继续增加，增加，ID仍仍呈恒流特性呈恒流特性。IDUDS增加，增加，UGD=UT 时，时，靠近靠近D端的沟道被夹断，端的沟道被夹断，称为予夹断。称为予夹断。1)增强型MOS管2)耗尽型MOS管夹断电压开启电压)(P)(N)0(P)0(N)0(P)0(NGSGSGSGSGSGS极性任意沟道极性任意沟道耗尽型沟道沟道增强型绝缘栅型沟道沟道结型场效应管uuuuuu1.直流参数直流参数 场效应管直流参数主要是保证其工作在合适的电路状态即可变电阻区、夹断区、恒流区。3.2.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数常数DSGSDUmUIg DSSGSDPGSGSPP2(1)(0)mIUIgUuUUU GSDDSdUiur1）漏极最大允许耗散功率漏极最大允许耗散功率PDMDSDDmUIP 参 数型号PDM mW IDSS mA VRDS VVRGS V VP V gmmA/V fM MHz3DJ2D 100 20 20-4 2 3003DJ7E 100 20 20-4 3 903DJ15H 100 611 20 20-5.5 83DO2E 1000.351.2 12 25 1000CS11C 1000.31 -25-4 2 3.3 场效应管放大电路场效应管放大电路（a）共源电路 （b）共漏电路 （c）共栅电路 3.3.1场效应管放大电路的直流偏置与静态分析场效应管放大电路的直流偏置与静态分析1.自偏压电路 SDQSDQSQGQGSQ0RIRIUUU 2PSDQDSS2PGSQDSSDQ)1()1(URIIUUII)(SDDQDDDSQRRIUU2.分压器式自偏压电路 g2GDDg1g2RUURR)(g2g1g2DDSDSDg2g1g2DDSGGSRRRURIRIRRRUUUUGSQ2DQDOT(1)UIIU)(SDDQDDDSQRRIUU3.3.2 场效应管放大电路的动态分场效应管放大电路的动态分析析1.场效应管小信号模型场效应管小信号模型(a)结型场效应管小信号模型 (b)绝缘栅型场效应管小信号模型 对于结型场效应管DDSSPPPGSDSSPGSPDSSGSDDSDSDSiIUUUuIUuUIuigUUUm2|)1(2|)1(2|22当小信号作用时，可以用IDQ来近似iD，所以DQDSSPIIUgm2 DODQT2mgIIU图3-18场效应管高频小信号模型2.应用小信号模型法分析场效应管放大电路应用小信号模型法分析场效应管放大电路（a）电路 （b）微变等效电路 mgsDoigsmDigsug U RUUUAg RUU 2）.共漏放大电路的动态分析sDQDDDSQsDQGGGSQ2TGSQDODQ)1(RIUURIUUUUIIa.静态：SgsmSdoRUgRIUigsogsmgsSUUUUg U RSmSmio1RgRgUUAuiRomSooUgRUImSmSomSooooo1/11gRgRUgRUUIUR148三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：beLc)/(rRR )/)(1()/()1(LebeLeRRrRR beLc)/(rRR CE：CC：CB：)/(LdmRRg)/(1)/(LmLmRRgRRg)/(LdmRRgCS：CD：CG：49beb/rR输出电阻：输出电阻：cR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRR 1/beerRcR三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较BJTFET输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：)/(g2g1g3RRR m1/gR)/(g2g1g3RRR CE：CC：CB：CS：CD：CG：dRm1/gRdR