場效應管及其基本電路PPT學習教案

1、會計學1場效應管及其基本電路場效應管及其基本電路第二章第二章 基本放大電基本放大電路路3.1 結型場效應管結型場效應管3.2 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管3.3 場效應管的基本電路場效應管的基本電路第1頁/共40頁N基底基底 ：N型半導體型半導體PP兩邊是兩邊是P區(qū)區(qū)G(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極3. 1 結型場效應管結型場效應管導電溝道導電溝道3.1.1結型場效應管的結構和工作原理結型場效應管的結構和工作原理一、結構一、結構第2頁/共40頁NPPG(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極N溝道結型場效應管溝道結型場效應管DGSDGS第3頁/共40頁PNNG(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極P溝道結

2、型場效應管溝道結型場效應管DGSDGS第4頁/共40頁二、工作原理（以二、工作原理（以P溝道為例溝道為例）UDS=0V時時PGSDUDSUGSNNNNIDPN結反偏，結反偏，UGS越大則耗盡區(qū)越越大則耗盡區(qū)越寬，導電溝道越寬，導電溝道越窄。窄。第5頁/共40頁PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V時時NNUGS越大耗盡區(qū)越寬，越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大溝道越窄，電阻越大。但當但當UGS較小時，耗盡較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導區(qū)寬度有限，存在導電溝道。電溝道。DS間相當于間相當于線性電阻。線性電阻。第6頁/共40頁PGSDUDSUGSNNUDS=0時時UGS達到一定值時（達到一定值時

3、（夾斷電壓夾斷電壓VP）,耗盡耗盡區(qū)碰到一起，區(qū)碰到一起，DS間間被夾斷，被夾斷，這時，即使這時，即使UDS 0V，漏極電流漏極電流ID=0A。ID第7頁/共40頁PGSDUDSUGSUGS0、UGDVP時時耗盡區(qū)的形狀耗盡區(qū)的形狀NN越靠近漏端，越靠近漏端，PN結反壓越大結反壓越大ID第8頁/共40頁PGSDUDSUGSUGSVp且且UDS較大時較大時UGDVP時耗盡區(qū)的形狀時耗盡區(qū)的形狀NN溝道中仍是電阻溝道中仍是電阻特性，但是是非特性，但是是非線性電阻。線性電阻。ID第9頁/共40頁GSDUDSUGSUGSVp UGD=VP時時NN漏端的溝道被夾斷，漏端的溝道被夾斷，稱為稱為予夾斷。予夾

4、斷。UDS增大則被夾斷增大則被夾斷區(qū)向下延伸。區(qū)向下延伸。ID第10頁/共40頁GSDUDSUGSUGS0時時UGS足夠大時（足夠大時（UGSVT）感應）感應出足夠多電子，出足夠多電子，這里出現以電子這里出現以電子導電為主的導電為主的N型型導電溝道。導電溝道。感應出電子感應出電子VT稱為閾值電壓稱為閾值電壓第20頁/共40頁UGS較小時，導較小時，導電溝道相當于電電溝道相當于電阻將阻將D-S連接起連接起來，來，UGS越大此越大此電阻越小。電阻越小。PNNGSDUDSUGS第21頁/共40頁PNNGSDUDSUGS當當UDS不太大不太大時，導電溝時，導電溝道在兩個道在兩個N區(qū)間是均勻區(qū)間是均勻的

5、。的。當當UDS較大較大時，靠近時，靠近D區(qū)的導電溝區(qū)的導電溝道變窄。道變窄。第22頁/共40頁PNNGSDUDSUGS夾斷后，即夾斷后，即使使UDS 繼續(xù)繼續(xù)增加，增加，ID仍仍呈恒流特性呈恒流特性。IDUDS增加，增加，UGD=VT 時時，靠近，靠近D端的溝道被夾端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。斷，稱為予夾斷。第23頁/共40頁三、增強型三、增強型N溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線轉移特性曲線轉移特性曲線0IDUGSVT第24頁/共40頁輸出特性曲線輸出特性曲線IDU DS0UGS0第25頁/共40頁耗盡型的耗盡型的MOS管管UGS=0時就有導電溝道，加反向時就有導電溝道，加反向電壓才能

6、夾斷。電壓才能夾斷。轉移特性曲線轉移特性曲線0IDUGSVT3.2.2N溝道耗盡型場效應管溝道耗盡型場效應管第26頁/共40頁輸出特性曲線輸出特性曲線IDU DS0UGS=0UGS0第27頁/共40頁 3.3 場效應管的基本電路場效應管的基本電路(1) 靜態(tài)：適當的靜態(tài)工作點，使場效應管工作靜態(tài)：適當的靜態(tài)工作點，使場效應管工作在恒流區(qū)，場效應管的偏置電路在恒流區(qū)，場效應管的偏置電路相對簡單。相對簡單。 (2) 動態(tài)：能為交流信號提供通路。動態(tài)：能為交流信號提供通路。組成原則：組成原則：靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 估算法、圖解法。估算法、圖解法。動態(tài)分析：動態(tài)分析： 微變等效電路法。微變等效電路法。

7、分析方法：分析方法：3.3.1場效應管的直流偏置電路和靜態(tài)工作點場效應管的直流偏置電路和靜態(tài)工作點第28頁/共40頁場效應管的微變等效電路場效應管的微變等效電路GSD),(DSGSDuufi DSDSDGSGSDDuuiuuiiDSDSGSmurug 1GSDmuig 跨導跨導DDSDSiur 漏極輸出電阻漏極輸出電阻uGSiDuDS第29頁/共40頁很大，很大，可忽略。可忽略。 場效應管的微變等效電路為：場效應管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds第30頁/共40頁場效應管的分壓式自偏壓放大電路場效應管的分壓式自偏壓放大電路一

8、、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析求：求：UDS和和 ID。設：設：UGUGS則：則：UG US而：而：IG=0所以：所以：UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kV5212DDGURRRUmA5 . 0SGSSDRURUIV10)(DSDDDDSRRIUU第31頁/共40頁uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、動態(tài)分析二、動態(tài)分析sgR2R1RGRLdRLRD微變等效電路微變等效電路gsmUggsU第32頁/共40頁sgR2R1RGRLdRLRDgsUgsmUgiUoUgsiUU

9、)/(LDgsmoRRUgULmuRgA21/RRRrGiM0375. 1ro=RD=10k 第33頁/共40頁2.6.3 源極輸出器源極輸出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G一、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析US UGmA50.RURUISGSSDUDS=UDD- US =20-5=15VV5211DDGURRRU第34頁/共40頁uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2GLgsmgsLgsmiouRUgURUgUUA11LmLmRgRgiUoUgsUgsmUgdIriro ro gR2R1RGsdRLRS微變等效電路微變等效電路二、動態(tài)分析二、動態(tài)分析第35頁/共40頁riro ro gR2R1RGsdRLRS微變等效電路微變等效電路21/RRRrGiM0375. 1輸入電阻輸入電阻 ri第36頁/共40頁輸出電阻輸出電阻 ro加壓求流法加壓求流法mgsmgsdogUgUIUr1SooRrr/UIdIgd微變等效電路微變等效電路ro ro R2R1RGsRSgsUgsmUg第37頁/共40頁場效應管放大電路小結場效應管放大電路小結(1) 場效應管放大器輸入電阻很大。場效應管放大器輸入電阻很大。(2) 場效應管共源極放大器場效應管共源極放大器(漏極輸