资源预览内容
第1页 / 共26页
第2页 / 共26页
第3页 / 共26页
第4页 / 共26页
第5页 / 共26页
第6页 / 共26页
第7页 / 共26页
第8页 / 共26页
第9页 / 共26页
第10页 / 共26页
亲,该文档总共26页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
第三章 场效应管放大器,绝缘栅场效应管 结型场效应管,3.2 场效应管放大电路,效应管放大器的静态偏置 效应管放大器的交流小信号模型 效应管放大电路,3.1 场效应管,3.1 场效应管,BJT是一种电流控制元件(iB iC),工作时,多数载流子和少数载流子都参与运行,所以被称为双极型器件。场效应管(Field Effect Transistor简称FET)是一种电压控制器件(uGS iD) ,工作时,只有一种载流子参与导电,因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单,功耗小,温度特性好,输入电阻极高等优点,得到了广泛应用。,FET分类:,绝缘栅场效应管,结型场效应管,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,N沟道,P沟道,一. 绝缘栅场效应管,绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET),简称MOSFET。分为:增强型 N沟道、P沟道耗尽型 N沟道、P沟道,1.N沟道增强型MOS管(1)结构 4个电极:漏极D, 源极S,栅极G和 衬底B。,符号:,当uGS0V时纵向电场 将靠近栅极下方的空穴向下排斥耗尽层。,(2)工作原理,当uGS=0V时,漏源之间相当两个背靠背的 二极管,在d、s之间加上电压也不会形成电流,即管子截止。,再增加uGS纵向电场 将P区少子电子聚集到 P区表面形成导电沟道,如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流id。,栅源电压uGS的控制作用,定义:开启电压( UT)刚刚产生沟道所需的 栅源电压UGS。,N沟道增强型MOS管的基本特性:uGS UT,管子截止,uGS UT,管子导通。uGS 越大,沟道越宽,在相同的漏源电压uDS作用下,漏极电流ID越大。,转移特性曲线: iD=f(uGS)uDS=const,可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例:作uDS=10V的一条转移特性曲线:,UT,一个重要参数跨导gm:,gm=iD/uGS uDS=const (单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上, gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。,2.N沟道耗尽型MOSFET,特点:当uGS=0时,就有沟道,加入uDS,就有iD。当uGS0时,沟道增宽,iD进一步增加。当uGS0时,沟道变窄,iD减小。,在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道。,定义:夹断电压( UP)沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。,3、P沟道耗尽型MOSFET,P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。,4. MOS管的主要参数,(1)开启电压UT (2)夹断电压UP (3)跨导gm :gm=iD/uGS uDS=const (4)直流输入电阻RGS 栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层,输入电阻可达1091015。,二. 结型场效应管,1. 结型场效应管的结构(以N沟为例):,两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极:g:栅极d:漏极s:源极,符号:,N沟道,P沟道,2. 结型场效应管的工作原理,(1)栅源电压对沟道的控制作用,在栅源间加负电压uGS ,令uDS =0当uGS=0时,为平衡PN结,导电沟道最宽。,当uGS时,PN结反偏,耗尽层变宽,导电沟道变窄,沟道电阻增大。,当uGS到一定值时 ,沟道会完全合拢。,定义:夹断电压UP使导电沟道完全合拢(消失)所需要的栅源电压uGS。,(2)漏源电压对沟道的控制作用,在漏源间加电压uDS ,令uGS =0由于uGS =0,所以导电沟道最宽。当uDS=0时, iD=0。,uDSiD 靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,呈楔形分布。,当uDS ,使uGD=uG S- uDS=UP时,在靠漏极处夹断预夹断。,预夹断前, uDSiD 。 预夹断后, iDSiD 几乎不变。,uDS再,预夹断点下移。,(3)栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用,iD=f( uGS 、uDS),可用输两组特性曲线来描绘。,(1)输出特性曲线: iD=f( uDS )uGS=常数,3、 结型场效应三极管的特性曲线,设:UT= -3V,四个区:,恒流区的特点: iD / uGS = gm 常数即: iD = gm uGS(放大原理),(a)可变电阻区(预夹断前)。,(b)恒流区也称饱和区(预夹断 后)。,(c)夹断区(截止区)。,(d)击穿区。,可变电阻区,恒流区,截止区,击穿区,(2)转移特性曲线: iD=f( uGS )uDS=常数,可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例:作uDS=10V的一条转移特性曲线:,4 .场效应管的主要参数,(1) 开启电压UTUT 是MOS增强型管的参数,栅源电压小于开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。,(2)夹断电压UPUP 是MOS耗尽型和结型FET的参数,当uGS=UP时,漏极电流为零。,(3)饱和漏极电流IDSSMOS耗尽型和结型FET, 当uGS=0时所对应的漏极电流。,(4)输入电阻RGS结型场效应管,RGS大于107,MOS场效应管, RGS可达1091015。,(5) 低频跨导gm gm反映了栅压对漏极电流的控制作用,单位是mS(毫西门子)。,(6) 最大漏极功耗PDMPDM= UDS ID,与双极型三极管的PCM相当。,5 .双极型和场效应型三极管的比较,一. 直流偏置电路保证管子工作在饱和区,输出信号不失真,3. 2 场效应管放大电路,1.自偏压电路,UGS =- IDR,注意:该电路产生负的栅源电压,所以只能用于需要负栅源电压的电路。,计算Q点:UGS 、 ID 、UDS,已知UP ,由,可解出Q点的UGS 、 ID,2.分压式自偏压电路,可解出Q点的UGS 、 ID,计算Q点:,已知UP ,由,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。,二. 场效应管的交流小信号模型,与双极型晶体管一样,场效应管也是一种非线性器件,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:gmugs是压控电流源,它体现了输入电压对输出电流的控制作用。称为低频跨导。rds为输出电阻,类似于双极型晶体管的rce。,三. 场效应管放大电路,1.共源放大电路,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,则,(2)电压放大倍数,(3)输入电阻,得,分析:,(1)画交流小信号等效电路。,由,2.共漏放大电路,(4)输出电阻,所以,由图有,本章小结,1FET分为JFET和MOSFET两种,工作时只有一种载流子参与导电,因此称为单极性型晶体管。FET是一种压控电流型器件,改变其栅源电压就可以改变其漏极电流。2FET放大器的偏置电路与BJT放大器不同,主要有自偏压式和分压式两种。3 FET放大电路也有三种组态:共源、共漏和共栅。 电路的动态分析需首先利用FET的交流模型建立电路的交流等效电路,然后再进行计算,求出电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等量。,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号