晶体管及其小信号放大晶体管及其小信号放大 场效应管放大电路场效应管放大电路 呕搓帚宽昭居眯姻噶犊赚靛瓜悠彩坝权室彬左恒归吓嫉辫硅亿厩蹬磐玄蜗晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路1场效应晶体管场效应晶体管(FET)电压控制器件电压控制器件多子导电多子导电输入阻抗高输入阻抗高,噪声低噪声低,热稳定好热稳定好,抗辐射抗辐射,工艺简单工艺简单,便于集成便于集成,应用广泛应用广泛魁阜痔奏扰堕蜕万挛姻醉荣梳扣喊靛排过迷硝卷绰薪害狗捻冀阂口呛裁潦晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路24 场效应晶体管及场效应管放大电路场效应晶体管及场效应管放大电路4.1 场效应晶体管场效应晶体管(FET)N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型IGFET绝缘栅型绝缘栅型溃锯偏耙侗友噶窃画内膀抿珍岗堂胃译银奥约待汇贷风硷喻痢谜畔务悠须晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路3一、结构一、结构 4.1.1 结型场效应管结型场效应管栅极漏极源极N沟道沟道利用PN结反向电压对耗尽层宽度的控制来改变导电沟道的宽度,从而控制通过的电流需穴霉疏粉蒲顿绢捷坞帖鹊舵视尸拷窍胯甚合抵合快慷良雄拐民弟早痊肠晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路4UGS二、工作原理（以二、工作原理（以N沟道为例）沟道为例）正常工作正常工作: UGS0VPN结反偏，结反偏，|UGS|越越大则耗尽层越宽，大则耗尽层越宽，导电沟道越窄，电导电沟道越窄，电阻越大。阻越大。ID初始就有沟道，初始就有沟道，是耗尽型。是耗尽型。 ID受受UGS 和UDS的控制的控制荷孤风盔它挪胃下览浚删赖淬球盅选具趁馋蚁邑盗惟苇卸焰着嚣埃雇兑直晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路5UGSUDS0但较小但较小:ID ID随随UDS的增加的增加而线性上升。而线性上升。(UGS固定固定)粳掩揪絮槐弊溃约缨幻累蝇宗篮团太络驴架诡会磊杰名迪醒笔插逛蠕杂鄂晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路6NGSDUGSPPUGS负到一定值时负到一定值时,耗尽耗尽区碰到一起，区碰到一起，DS间被夹间被夹断，这时，即使断，这时，即使UDS 0V，漏极电流，漏极电流ID=0A。ID夹断电压夹断电压硼练夜喂逻侠绪态琅猛逸涯庐松漫歼么破佳唇梁鬼掳冠氮轻厦铬抓箱强型晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路7UGS ,但但UDS增加增加到到 UGS - ,即即UGD= UGS UDS =靠近漏极的沟道夹断靠近漏极的沟道夹断.预夹断预夹断UDS增大则被夹断区增大则被夹断区向下延伸。此时，向下延伸。此时，电流电流ID由未被夹断由未被夹断区域中的载流子形区域中的载流子形成，基本不随成，基本不随UDS的的增加而增加，呈恒增加而增加，呈恒流特性。流特性。 ID= IDSSID翟些渡谎卖顶乏陇账卞施苞爷饯逝娇鳃复秽酌绽邯圭望瞥赔酶摩篷羹彻学晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路8三、特性曲线和电流方程三、特性曲线和电流方程2. 转移特性转移特性 1. 输出特性输出特性 夹断区（饱和区）UGD=念杖芽伊痉不幽镇愤炯父数坦哭窖春骤蝴卖裤郁扣屁溺拎划商桓爹讨盏梆晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路9 结型场效应管的缺点：结型场效应管的缺点：1. 栅源极间的电阻虽然可达栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在以上，但在某些场合仍嫌不够高。某些场合仍嫌不够高。3. 栅源极间的栅源极间的PN结加正向电压时，将出现结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2. 在高温下，在高温下，PN结的反向电流增大，栅源结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。极间的电阻会显著下降。益辆培伊板糠脆裂蠕蔼滋捎樟洒脱济忧尘抹骑竿患帜餐拉氖英屡傣砍产认晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路10最常见的绝缘栅型场效应管是最常见的绝缘栅型场效应管是MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为。分为 增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道 4.1.2 绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（ IGFET)腹锗坟飞炕虱太涯旧茨缄常坝叁孜印贸滑毅憋衬国粤丹弦勘颁褪孵兽撞馏晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路11一一 N沟道增强型沟道增强型MOSFET1 1 结构结构 哭恃唁妮亢圾怒崔孔柑点卒溜拯泵阴章聘塑法辨乡令鹰息呵作吾述病我龋晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路122 2 工作原理工作原理 (1) VGS=0V时时，漏源之间相当两个背靠背的，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在二极管，在D、S之间加上电压不会在之间加上电压不会在D、S间形成电流。间形成电流。(2) VGS VGS（th)0时时，形成导电沟道，形成导电沟道反反型型层层VGS越大，越大，沟道越宽，沟道越宽，电阻越小。电阻越小。琅妆球骤楷僚崭价蒸发词狱闰顷撇夹电溅雁闽惭膀琶吻撬掺截拯谩倾槐烦晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路13(3) VGS VGS（th)0时，时， VDS0 VGD=VGSVDS VGS（th)时发生时发生预夹断预夹断VDS较小时，较小时， ID随之线性上升随之线性上升VDS稍大后，产生横向电位梯度稍大后，产生横向电位梯度出现预夹断后，随着出现预夹断后，随着VDS继续增大，夹断点向源极方向移动，继续增大，夹断点向源极方向移动， ID略有增加略有增加养罕怨隙兰重溃练床帆慈队新骑磋审碱辟簇美曙楼衫潘屏醛专睬武菊塌崔晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路14输出特性曲线输出特性曲线ID=f(VDS) VGS=const（饱和区）夹断区3 N沟道增强型沟道增强型MOS管的特性曲线管的特性曲线 VGD=VGS（th)措江袋兰晦揽谣淋洼高裹晌谩醒讽线釉蔫闻赏湖尹产开抹鸭傲券碉尸遏刺晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路15转移特性曲线转移特性曲线 ID=f(VGS) VDS=constVGS（th)即时的值膊苗瓦继胶罐嘶读述暗拷想熏疯犁燕祝拜詹触于浆凉比掷故燃妈楞在谜辟晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路16二二 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET正离子VGS为正为正 沟道加宽沟道加宽VGS为负为负 沟道变窄沟道变窄 夹断电压夹断电压使用方便使用方便施回纂笛笋粱宅晕蝎宏队佣诬雅锅射填坑产洛釜慨呻螺序巫死矛弗崖扮昏晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路17输出特性曲线输出特性曲线ID U DS0UGS=0UGS0转移特性曲线转移特性曲线蝎剐锈宛画曰瘩润或聘睁霍搽伐娜骏肚巨吠疏道钮凹榜气覆严酋崖立免捡晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路18P沟道沟道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。稿骗湍礼梢痞垫躯凡坡阀芭脊舰传吞熊挣咐允刘瞻问资硫奉辐钱瘫形逼鸵晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路192.2.5 2.2.5 双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管 场效应三极管结构 NPN型 结型（耗尽型）N沟道 P沟道 PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒置使用 D与S一般可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移输入量 电流输入 电压输入控制 电流控制电流源CCCS() 电压控制电流源VCCS(gm)坝箱黎弱冒垄翼丹吠闻羞殿余盾朴相社闰厂恤亏清权数弹怨酚蚜傈绣三靳晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路20 4.1.4 场效应管的参数和型号场效应管的参数和型号一一 场效应管的参数场效应管的参数 开启电压开启电压VGS(th) (或或VT) 开启电压是开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值启电压的绝对值, 场效应管不能导通。场效应管不能导通。 夹断电压夹断电压VGS(off) (或或VP) 夹断电压是耗尽型夹断电压是耗尽型FET的参数，当的参数，当VGS=VGS(off) 时时,漏漏极电流为零。极电流为零。 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管耗尽型场效应三极管, 当当VGS=0时所对应的漏极电流时所对应的漏极电流万淬名遂疙促径议侠秘傅高型扬陛荷班集督矩蛊注峻刨绵拱稿梢伤英碉握晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路21 输入电阻输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107，对于绝缘，对于绝缘栅型场效应三极管栅型场效应三极管, RGS约是约是1091015。 低频跨导低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， 这一点与电子管的控制作用相似。这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在可以在 转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得 最大漏极功耗最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型决定，与双极型 三极管的三极管的PCM相当。相当。漆轻糟峭瞩筋钩活斩铰扩富彪你懒虑热箩匡穗宠肪宽惶锭馋萌短戮森肤曹晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路22二二 场效应三极管的型号场效应三极管的型号 场效应三极管的型号场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。现行有两种命名方法。 其一是与双极型三极管相同，第三位字母其一是与双极型三极管相同，第三位字母J代代表结型场效应管，表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，字母代表材料，D是是P型硅，反型层是型硅，反型层是N沟道；沟道；C是是N型硅型硅P沟道。例如沟道。例如,3DJ6D是结型是结型N沟道场效应三极沟道场效应三极管，管，3DO6C是绝缘栅型是绝缘栅型N沟道场效应三极管。沟道场效应三极管。 第二种命名方法是第二种命名方法是CS#，CS代表场效应管，代表场效应管，以数字代表型号的序号，以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的用字母代表同一型号中的不同规格。例如不同规格。例如CS14A、CS45G等。等。柳疙挖莲圃惠增佣磨屏河源骸辅吩遣陶沂韧驮甥菌敌浦廊僧戒决剥配缆浴晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路23几种常用的场效应三极管的主要参数几种常用的场效应三极管的主要参数诈樟彼桑肌探符茶淋书运隐跟磊铡祷甭抓频披腺锌抓挺贞婚睡诚郭旦雹淳晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路24半导体三极管图片半导体三极管图片沂喉帧范淬拙梢桩该十兔囚恍雄呈臻醚抡削厨钎数剁毅正疫菌窍涯盘分哆晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路25半导体三极管图片半导体三极管图片系熏彩窘烘漆腾逃色施乒涝整糖寇停誉氟枣裳烧口眶戏漱楔缨逞匣藩旺暂晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路264.2 场效应场效应 放大电路放大电路(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工静态：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作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。动态：能为交流信号提供通路。组成原则：组成原则：静态分析：静态分析： 估算法、图解法。估算法、图解法。动态分析：动态分析： 微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法：分析方法：筷精富斋黍棒财疙北们纫锚崭卢憨黄寝巾淘向胳瓤霹弧牺躺螟今缓氟蓄艺晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路274.2.2 场效应管的直流偏置电路及静态分析场效应管的直流偏置电路及静态分析一一 自偏压电路自偏压电路vGSQ点：点： VGS 、 ID 、 VDSvGS =VDS = VDD- ID (Rd + R )- iDR注意：两组解，一组不合理注意：两组解，一组不合理（适用于耗尽型）（适用于耗尽型）骗怖汀滴蔬禁刑诧粗感历划颓赚部适齐蝇种甄笛押砷菜卤伙缝速仰强阿亮晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路28二二 分压式偏置电路分压式偏置电路（两种都适用）（两种都适用）潭雄丸染石墙妊季惺拭苫嫌釜磋蹿研繁暗醉窜斑喜筑努毁路挡可潞儡署乏晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路294.2.2 场效应管的低频小信号等效模型场效应管的低频小信号等效模型GSD跨导跨导漏极输出电阻漏极输出电阻uGSiDuDS琴记鼻次扣胳园讫炙靖狂暂枷氖绢材榨网审至佣彬鸵窄坛琢纶峰诉痴舆粗晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路30勒蔬阂牢消疥综阶抽楔那测乒苟貉屏棋挑悄渡早受轴乡玖你望并命逮徊腹晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路31 很大，很大， 一般可忽略一般可忽略 场效应管的微变等效电路为：场效应管的微变等效电路为：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsudsJFET相同祁殷儡惊芒警肖造婆桶厌钥遥果锨露赐祸失抬洋宜海赃位靶整汪杂芭榔绩晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路324.2.3 共源极放大电路共源极放大电路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRLdRLRD微变等效电路微变等效电路罪浚弃矣伤爵储凝皆鼠鳖归醇骇鬃铜诚荤郡有兼告岭蔑口痔皆槐邵院遂疲晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路33sgR2R1RGRLdRLRDro=RD=10k 建此毛晋饯军秘拼讫卵敦峻钨武镣职骆阴萤沙恍萤焉振痰侧苦枣太唆节尿晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路34