北郵模電第3章_場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路

1、第三章：場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放第三章：場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路大電路 鄧鄧 鋼鋼GG內(nèi)容提要場(chǎng)效應(yīng)晶體管利用輸入電壓在管場(chǎng)效應(yīng)晶體管利用輸入電壓在管內(nèi)形成的電場(chǎng)影響導(dǎo)電溝道的形內(nèi)形成的電場(chǎng)影響導(dǎo)電溝道的形狀，進(jìn)而控制輸出電流狀，進(jìn)而控制輸出電流場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)：場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)：輸入阻抗高輸入阻抗高抗輻射能力強(qiáng)抗輻射能力強(qiáng)熱穩(wěn)定性好熱穩(wěn)定性好重點(diǎn)介紹場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作重點(diǎn)介紹場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用電路原理及其應(yīng)用電路三極管的工作原理三極管的工作原理ReviewReviewN N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)襯底上的箭襯底上的箭頭代表頭代表PNPN結(jié)結(jié)的正向方向的正向方向M

2、OSMOS管的命管的命名原因名原因溝道的含溝道的含義義N N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理( (一一) )(0)BSv柵源電壓柵源電壓 對(duì)管工作的影響對(duì)管工作的影響GSv0DSv設(shè)設(shè)0GSv時(shí)時(shí)管子截止管子截止0GSv時(shí)時(shí)()GSGS thvV時(shí)時(shí)反型層形成，反型層形成，出現(xiàn)導(dǎo)電溝出現(xiàn)導(dǎo)電溝道道()GS ththVV ：開啟電壓開啟電壓N N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理( (二二) )(0)BSv漏源電壓漏源電壓 對(duì)管工作的影響對(duì)管工作的影響DSv()GSGS thvV設(shè)設(shè)0DSv時(shí)時(shí)導(dǎo)電溝道變?yōu)閷?dǎo)電溝道變?yōu)樾ㄐ涡ㄐ蜠SGS

3、thvvV時(shí)時(shí)出現(xiàn)預(yù)夾斷出現(xiàn)預(yù)夾斷DSGSthvvV時(shí)時(shí)溝道被夾斷溝道被夾斷N N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理( (三三) )柵源電壓起著建柵源電壓起著建立導(dǎo)電溝道和控制立導(dǎo)電溝道和控制溝道形狀的作用溝道形狀的作用由于溝道電流僅由由于溝道電流僅由多子流構(gòu)成，故也多子流構(gòu)成，故也稱場(chǎng)效應(yīng)管為單極稱場(chǎng)效應(yīng)管為單極型晶體管。特點(diǎn)：型晶體管。特點(diǎn)：漏源電壓產(chǎn)生輸漏源電壓產(chǎn)生輸出電流并改變溝道出電流并改變溝道形狀形狀溫度穩(wěn)定性能好溫度穩(wěn)定性能好抗輻射能力強(qiáng)抗輻射能力強(qiáng)增強(qiáng)型的含義增強(qiáng)型的含義N N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線( (一

4、一) )由于柵極與源極和由于柵極與源極和漏極之間有絕緣層漏極之間有絕緣層隔開，故柵極輸入隔開，故柵極輸入電流極小電流極小 ，輸，輸入電阻極高，可以入電阻極高，可以達(dá)到達(dá)到 以上以上0Gi 910 因此，常用的特性因此，常用的特性曲線為曲線為輸出特性曲輸出特性曲線線和和轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線N N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線( (二二) )可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)擊擊穿穿區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)：截止區(qū)：()GSGS thvV可變電阻區(qū)：可變電阻區(qū)：()GSGS thvV()()DSGSGS thvvV飽和飽和( (恒流恒流) )區(qū)：區(qū)：()GSGS

5、thvV()()DSGSGS thvvV2()()2pDGSGS thkWivVL厄爾利電壓厄爾利電壓AV溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)擊穿區(qū)：擊穿區(qū)：()DSBR DSvV放放大大區(qū)區(qū)預(yù)夾斷點(diǎn)預(yù)夾斷點(diǎn)無溝道無溝道溝道未夾斷溝道未夾斷溝道已夾斷溝道已夾斷N N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線( (一一) )()|DSDGSvif v常數(shù)轉(zhuǎn)移特性曲線表示漏轉(zhuǎn)移特性曲線表示漏源電壓一定時(shí)，漏極源電壓一定時(shí)，漏極電流與柵源電壓之間電流與柵源電壓之間的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線可由輸出曲線求得可由輸出曲線求得轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)：轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)：0DSDmGSvigvN N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的

6、轉(zhuǎn)移特性曲線溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線( (二二) )2DQmGSQthIgVV在相同工作點(diǎn)電流在相同工作點(diǎn)電流情況下，情況下，MOSMOS管跨導(dǎo)管跨導(dǎo)的數(shù)值通常會(huì)比雙的數(shù)值通常會(huì)比雙極型管的小，可能極型管的小，可能小小1212個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí)跨導(dǎo)也可以由轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)也可以由轉(zhuǎn)移特性曲線圖解確定特性曲線圖解確定MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管的擊穿場(chǎng)效應(yīng)管的擊穿飽和區(qū)內(nèi)，過大的飽和區(qū)內(nèi)，過大的漏源電壓所產(chǎn)生的漏源電壓所產(chǎn)生的擊穿與輸出特性曲擊穿與輸出特性曲線上的擊穿區(qū)對(duì)應(yīng)線上的擊穿區(qū)對(duì)應(yīng)漏源電壓過大時(shí)，漏源電壓過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致漏區(qū)與襯底會(huì)導(dǎo)致漏區(qū)與襯底間的間的PNPN結(jié)出現(xiàn)反向結(jié)出現(xiàn)反向擊穿擊穿飽和區(qū)內(nèi)可

7、能會(huì)出飽和區(qū)內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)貫通擊穿現(xiàn)貫通擊穿當(dāng)柵源電壓過大時(shí)，當(dāng)柵源電壓過大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致絕緣層可能會(huì)導(dǎo)致絕緣層被擊穿被擊穿MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管襯底調(diào)制效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管襯底調(diào)制效應(yīng)( (一一) )在在MOSMOS管工作時(shí)，管工作時(shí)，漏區(qū)、源區(qū)、導(dǎo)電漏區(qū)、源區(qū)、導(dǎo)電溝道與襯底之間的溝道與襯底之間的PNPN結(jié)不應(yīng)出現(xiàn)正向結(jié)不應(yīng)出現(xiàn)正向?qū)ㄇ闆r，否則管導(dǎo)通情況，否則管不能正常工作不能正常工作這就要求這就要求N N溝道型溝道型管的襯源極間電壓管的襯源極間電壓應(yīng)滿足應(yīng)滿足 ，P P溝道型管應(yīng)溝道型管應(yīng)0BSv0BSvMOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管襯底調(diào)制效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管襯底調(diào)制效應(yīng)( (二二) )分立元件中，襯底分立元件中

8、，襯底B B一般與源極一般與源極S S相連。相連。在集成電路中，由在集成電路中，由于所有元件為同一于所有元件為同一襯底，為保證所有襯底，為保證所有元件的溝道與襯底元件的溝道與襯底間的隔離，導(dǎo)電溝間的隔離，導(dǎo)電溝道與襯底之間所形道與襯底之間所形成的成的PNPN結(jié)必須反偏，結(jié)必須反偏，也即也即N N溝道溝道MOSMOS管管的的 。所以，。所以，開啟電壓和轉(zhuǎn)移特開啟電壓和轉(zhuǎn)移特性曲線右移性曲線右移0BSv背柵跨導(dǎo)背柵跨導(dǎo)P P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管( (一一) )P P溝道管的結(jié)構(gòu)和原理與溝道管的結(jié)構(gòu)和原理與N N溝道管類溝道管類似似但應(yīng)注意溝道極性的區(qū)別及由此帶但應(yīng)注意溝

9、道極性的區(qū)別及由此帶來的電流、電壓方向的變化來的電流、電壓方向的變化P P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管( (二二) )應(yīng)注意特性曲應(yīng)注意特性曲線圖中電流、線圖中電流、電壓的方向電壓的方向耗盡型耗盡型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管( (一一) )耗盡型耗盡型MOSMOS管在柵源零偏時(shí)即已管在柵源零偏時(shí)即已存在導(dǎo)電溝道存在導(dǎo)電溝道注意其符號(hào)與增強(qiáng)型的區(qū)別注意其符號(hào)與增強(qiáng)型的區(qū)別耗盡型耗盡型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管( (二二) )(0)GSif v()()GSGS offif vV：截止電壓：截止電壓或閾值電壓或閾值電壓()GS offV(0)DSif v也會(huì)產(chǎn)生預(yù)夾斷也會(huì)產(chǎn)生

10、預(yù)夾斷和漏極電流飽和和漏極電流飽和的情況的情況0GSv0DSv 時(shí)已有導(dǎo)電時(shí)已有導(dǎo)電溝道，故溝道，故 時(shí)即時(shí)即有漏極電流產(chǎn)生有漏極電流產(chǎn)生(0)GSif v耗盡型耗盡型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管( (三三) )可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)擊擊穿穿區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)截止區(qū)：截止區(qū)：()GSGS offvV可變電阻區(qū)：可變電阻區(qū)：()GSGS offvV()0()DSGSGS offvvV飽和飽和( (恒流恒流) )區(qū)：區(qū)：()GSGS offvV()()DSGSGS offvvV2()()2pDGSGS thkWivVL擊穿區(qū)擊穿區(qū)耗盡型耗盡型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管( (四四) )21

11、GSDDSSoffviIV2()()2pDGSGS thkWivVL0GSDSGSoffvDSSDvvVIiP P溝道型管的特性可與之類比溝道型管的特性可與之類比2DQmGSQoffIgVVMOSMOS管類型總結(jié)管類型總結(jié)MOSMOS管管N N溝道溝道MOSMOS管管P P溝道溝道MOSMOS管管N N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS管管N N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSMOS管管P P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS管管P P溝道耗盡型溝道耗盡型MOSMOS管管MOSMOS管的結(jié)構(gòu)管的結(jié)構(gòu)注意注意N N溝道與溝道與P P溝溝道的區(qū)別道的區(qū)別注意增強(qiáng)注意增強(qiáng)型與耗盡型與耗盡型的區(qū)別型的區(qū)別結(jié)型場(chǎng)

12、效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET(JFET：Junction Field Junction Field Effect Transistor)Effect Transistor)根據(jù)溝道類型不同亦可分類根據(jù)溝道類型不同亦可分類結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理( (一一) )結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管存在著結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管存在著內(nèi)建初始導(dǎo)電溝道，內(nèi)建初始導(dǎo)電溝道，這一點(diǎn)與耗盡型管類這一點(diǎn)與耗盡型管類似似結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用時(shí)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用時(shí)的輸入電阻很大，可的輸入電阻很大，可達(dá)達(dá) 以上以上710 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管也是通結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管也是通過控制導(dǎo)電溝道的形過控制導(dǎo)電溝道的

13、形態(tài)改變輸出電流態(tài)改變輸出電流結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸入信結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸入信號(hào)及輸出電流、電壓號(hào)及輸出電流、電壓的選擇與的選擇與MOSMOS管類似管類似結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理( (二二) )柵源電壓柵源電壓 對(duì)管工作的影響對(duì)管工作的影響GSv0GSv時(shí)時(shí)耗盡層增厚，導(dǎo)耗盡層增厚，導(dǎo)電溝道變薄，溝電溝道變薄，溝道電阻增大道電阻增大0DSv設(shè)設(shè)()GSGS offvV時(shí)時(shí)溝道全夾斷，漏溝道全夾斷，漏極電流為零極電流為零()GS offoffVV ：夾斷電壓夾斷電壓結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基本工作原理( (三三) )漏源電壓漏源電壓 對(duì)管工作的影響對(duì)管工作的影響D

14、Sv0DSv時(shí)時(shí)導(dǎo)電溝道變?yōu)樾▽?dǎo)電溝道變?yōu)樾ㄐ托?)DSGSGS offvvV時(shí)時(shí)DSv 繼續(xù)增大時(shí)繼續(xù)增大時(shí)溝道預(yù)夾斷，此溝道預(yù)夾斷，此時(shí)的漏極電流為時(shí)的漏極電流為飽和電流飽和電流DSSI(,0GSoffvV設(shè)設(shè)此時(shí)對(duì)應(yīng)于輸出此時(shí)對(duì)應(yīng)于輸出特性曲線飽和區(qū)特性曲線飽和區(qū)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線恒恒流流區(qū)區(qū)擊擊穿穿區(qū)區(qū)可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)夾斷電壓夾斷電壓飽和漏極電流飽和漏極電流大功率管的作用大功率管的作用大功率管：最大允許工作電流大功率管：最大允許工作電流 、擊、擊穿電壓穿電壓 、最大耗散功率、最大耗散功率 的數(shù)的數(shù)值均較大值均較大DMI()BR DSVDMP橫向結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管

15、的漏源擊穿電壓和橫向結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管的漏源擊穿電壓和最大耗散功率、最大容許工作電流不最大耗散功率、最大容許工作電流不能同時(shí)增大能同時(shí)增大VDMOSVDMOS型場(chǎng)效應(yīng)管型場(chǎng)效應(yīng)管VDMOSVDMOS的結(jié)的結(jié)構(gòu)說明構(gòu)說明VDMOSVDMOS中溝中溝道的產(chǎn)生道的產(chǎn)生VDMOSVDMOS中的中的三極三極管及管及器件器件符號(hào)符號(hào)IGBTIGBT型管型管請(qǐng)自行參閱課本請(qǐng)自行參閱課本MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管的瞬態(tài)模型場(chǎng)效應(yīng)管的瞬態(tài)模型MOSMOS場(chǎng)效應(yīng)管的微變信號(hào)模型場(chǎng)效應(yīng)管的微變信號(hào)模型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的微變信號(hào)模型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的微變信號(hào)模型場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的要點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的要點(diǎn)分析方法與三極管放大電路相同，分

16、析方法與三極管放大電路相同，仍然是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)，既可以使用圖仍然是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)，既可以使用圖解法又可以使用等效電路法解法又可以使用等效電路法注意偏置電路的設(shè)置（對(duì)于不同的注意偏置電路的設(shè)置（對(duì)于不同的場(chǎng)效應(yīng)管來說有不同的設(shè)置需求）場(chǎng)效應(yīng)管來說有不同的設(shè)置需求）由于柵極電流為零，因此在等效模由于柵極電流為零，因此在等效模型中的柵極為懸空。受控電流源所反型中的柵極為懸空。受控電流源所反映的為柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作映的為柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用用跨導(dǎo)一般較小，從而使得場(chǎng)效應(yīng)管跨導(dǎo)一般較小，從而使得場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的具體參數(shù)與三極管放大電放大電路的具體參數(shù)與三極管放大電路相比有一些不同之處路相

17、比有一些不同之處偏置變量的相關(guān)回顧偏置變量的相關(guān)回顧所謂偏置，就是給器件加一定的電壓所謂偏置，就是給器件加一定的電壓( (或電流或電流) )，使其工作點(diǎn)偏離原點(diǎn)，以便器，使其工作點(diǎn)偏離原點(diǎn)，以便器件能夠在電路中按照人們的要求工作。對(duì)件能夠在電路中按照人們的要求工作。對(duì)于放大運(yùn)用來說，器件應(yīng)工作于放大于放大運(yùn)用來說，器件應(yīng)工作于放大( (恒恒流，飽和流，飽和) )區(qū)區(qū)當(dāng)大信號(hào)工作時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置及當(dāng)大信號(hào)工作時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置及動(dòng)態(tài)運(yùn)用的范圍影響非線性失真動(dòng)態(tài)運(yùn)用的范圍影響非線性失真當(dāng)小信號(hào)運(yùn)用時(shí)，只要是在放大區(qū)，靜當(dāng)小信號(hào)運(yùn)用時(shí)，只要是在放大區(qū)，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置并不影響非線性失真，但態(tài)工

18、作點(diǎn)的位置并不影響非線性失真，但將影響放大量將影響放大量( (動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍) )和功率消耗和功率消耗偏置電路應(yīng)兼顧靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定、功偏置電路應(yīng)兼顧靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定、功率消耗。大信號(hào)運(yùn)用時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)的不率消耗。大信號(hào)運(yùn)用時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定還影響動(dòng)態(tài)運(yùn)用范圍和功率損耗，后穩(wěn)定還影響動(dòng)態(tài)運(yùn)用范圍和功率損耗，后者將牽涉到器件的安全運(yùn)用者將牽涉到器件的安全運(yùn)用分壓式偏置分壓式偏置管狀態(tài)的分析過程管狀態(tài)的分析過程與三極管類似，即與三極管類似，即先假定管處于飽和先假定管處于飽和狀態(tài)并展開分析看狀態(tài)并展開分析看結(jié)果是否一致結(jié)果是否一致212212GQDDSQDQSGSQGQSQDDDQSRVVRR

19、VIRVVVRVIRRR對(duì)于不同類型的管對(duì)于不同類型的管子來說，應(yīng)注意：子來說，應(yīng)注意：N N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型N N溝道耗盡型溝道耗盡型N N溝道結(jié)型溝道結(jié)型P P溝道型管溝道型管0thV GDQthVV0offVGDQoffVV0offVGSQoffVV電源電壓應(yīng)為電源電壓應(yīng)為負(fù)值負(fù)值GDQoffVV溝溝道道產(chǎn)產(chǎn)生生后后被被夾夾斷斷自給偏壓式偏置自給偏壓式偏置( (一一) )靜態(tài)時(shí)靠源極電阻靜態(tài)時(shí)靠源極電阻上的電壓為柵源上的電壓為柵源提供一個(gè)負(fù)的偏壓，提供一個(gè)負(fù)的偏壓，故稱自給偏壓故稱自給偏壓GSQSQDQSVVIR 增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管為同極性偏置為同極性偏置結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為結(jié)型

20、場(chǎng)效應(yīng)管為反極性偏置反極性偏置耗盡型耗盡型MOSMOS場(chǎng)效場(chǎng)效應(yīng)管兩者均可應(yīng)管兩者均可自給偏壓適用于結(jié)自給偏壓適用于結(jié)型或耗盡型管型或耗盡型管自給偏壓式偏置自給偏壓式偏置( (二二) )偏置電阻對(duì)交流信號(hào)有損耗作用，也偏置電阻對(duì)交流信號(hào)有損耗作用，也降低了放大電路的輸入電阻降低了放大電路的輸入電阻在集成電路中，在集成電路中，本級(jí)放大電路的本級(jí)放大電路的輸入端直流偏置輸入端直流偏置通常由前級(jí)電路通常由前級(jí)電路的輸出提供的輸出提供必要時(shí)加入直流必要時(shí)加入直流電平移動(dòng)單元，電平移動(dòng)單元，稱這種偏置方式稱這種偏置方式為直接偏置為直接偏置場(chǎng)效應(yīng)管的三種基本組態(tài)放大電路場(chǎng)效應(yīng)管的三種基本組態(tài)放大電路共源與

21、共射對(duì)應(yīng)共源與共射對(duì)應(yīng)共漏與共集對(duì)應(yīng)共漏與共集對(duì)應(yīng)共柵與共基對(duì)應(yīng)共柵與共基對(duì)應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管基本共源放大電路場(chǎng)效應(yīng)管基本共源放大電路(/)(/)/mgsDdsovmDdsiiioDdsg vRrVAgRrVVRRRr 基本特性及基本特性及應(yīng)用范圍同應(yīng)用范圍同共射電路共射電路場(chǎng)效應(yīng)管基本共柵放大電路場(chǎng)效應(yīng)管基本共柵放大電路基本特性及基本特性及應(yīng)用范圍同應(yīng)用范圍同共基電路共基電路()(/)/(/)1/(1/)1/1()/gsoomgsDdsmgsgsdsDoDdsmgsgsdsDoDdsomdsDviDdsgsimgsgsodsmoDdsvVVg vRrg vvrRV Rrg vvrRVRrVgrRAV

22、RrvRg vvVrgRRr 場(chǎng)效應(yīng)管基本共漏放大電路場(chǎng)效應(yīng)管基本共漏放大電路(/)(/)(/)(/) 11/mgsdsomdsvimgsdsgsmdsiodsmg vRrVgRrAVg vRrvgRrRRRrg 基本特性及應(yīng)用基本特性及應(yīng)用范圍同共集電路范圍同共集電路場(chǎng)效應(yīng)管基本電流源場(chǎng)效應(yīng)管基本電流源2111()1111() (1)2pDRGSGS thDSkWIIVVVLT T2 2管的管的 ，保證其工作在飽和區(qū)保證其工作在飽和區(qū)22()2DSGSGS thVVV0222111(/)(1)(/)(1)DSRDSIWLVIWLV22202()2222() (1)2pDGSGS thDSkW

23、IIVVVL()1()2()12,GS thGS thGS thVVV設(shè)設(shè)忽略溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)后忽略溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)后( )( )，若，若兩管參數(shù)對(duì)稱則為鏡像電流源，否則兩管參數(shù)對(duì)稱則為鏡像電流源，否則為比例電流源為比例電流源0場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)電流源場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)電流源T T3 3、T T4 4特性相同，特性相同，T T1 1、T T2 2特性相同特性相同12DSDSVV02222211111(/)(1)/(/)(1)/DSRDSIWLVWLIWLVWL輸出電流幾乎不受電輸出電流幾乎不受電流源輸出端電壓的影流源輸出端電壓的影響，從而使輸出電阻響，從而使輸出電阻大為提高，保證了良大為提高，保證了良好的

24、恒流特性好的恒流特性4424()ommbdsdsrggrr場(chǎng)效應(yīng)管威爾遜電流源場(chǎng)效應(yīng)管威爾遜電流源三管均工作在飽和區(qū)三管均工作在飽和區(qū)具有很高的輸出電阻具有很高的輸出電阻113omdsdsrg r r由于串聯(lián)電流源和威爾由于串聯(lián)電流源和威爾遜電流源在輸出回路中遜電流源在輸出回路中串聯(lián)有兩個(gè)串聯(lián)有兩個(gè)MOSMOS管且要求管且要求兩管均工作于飽和區(qū)，兩管均工作于飽和區(qū)，從而在電源電壓一定的從而在電源電壓一定的情況下，減小了輸出端情況下，減小了輸出端電壓變化的動(dòng)態(tài)范圍電壓變化的動(dòng)態(tài)范圍MOSMOS管有源電阻管有源電阻在工作點(diǎn)處在工作點(diǎn)處DSDS之間的直流電之間的直流電阻為阻為 ，小信號(hào)動(dòng)態(tài)電小信號(hào)動(dòng)

25、態(tài)電阻可在阻可在Q Q點(diǎn)處點(diǎn)處切線斜率求得切線斜率求得/DSQQVI注意伏安特性注意伏安特性曲線的做法曲線的做法也可用也可用P P溝道溝道管構(gòu)成類似電管構(gòu)成類似電阻阻NMOSNMOS管共源管共源E/EE/E型放大電路型放大電路放大管與負(fù)載管均為增強(qiáng)型放大管與負(fù)載管均為增強(qiáng)型MOSMOS管的放管的放大電路稱為大電路稱為E/EE/E放大電路放大電路NMOSNMOS管共源管共源E/DE/D型放大電路型放大電路以增強(qiáng)型以增強(qiáng)型MOSMOS管管( (稱為稱為E E管管) )作為放大管，作為放大管，耗盡型耗盡型MOSMOS管管( (稱為稱為D D管管) )作為負(fù)載管的作為負(fù)載管的放大電路稱為放大電路稱為E

26、/DE/D放大電路放大電路CMOSCMOS共源放大電路共源放大電路沒有襯底調(diào)制效應(yīng)的原因沒有襯底調(diào)制效應(yīng)的原因?yàn)楸ＷC為保證T T2 2管工作于飽和區(qū)，其柵極偏壓管工作于飽和區(qū)，其柵極偏壓 應(yīng)小于應(yīng)小于 ，且，且 。同理，。同理，為保證為保證T T1 1工作于飽和區(qū)，應(yīng)滿足工作于飽和區(qū)，應(yīng)滿足()1()1,IGS thOIGS thvVvvV2()2GSGDDGS thVVVVDDVGVT T1 1為放為放大管，大管，T T2 2為負(fù)為負(fù)載管載管三種單級(jí)放大電路的主要性能比較三種單級(jí)放大電路的主要性能比較放大管：放大管：/150/10W L 負(fù)載管：負(fù)載管：/30/30W L 從輸出曲線從輸出曲

27、線變化范圍比較變化范圍比較從線性放大從線性放大區(qū)特性的斜率區(qū)特性的斜率比較比較場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路綜述場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路綜述場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路的形式、基場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路的形式、基本特性及分析方法與本特性及分析方法與BJTBJT差放一樣差放一樣場(chǎng)效應(yīng)管差放具有輸入電阻大、輸場(chǎng)效應(yīng)管差放具有輸入電阻大、輸入電流小、輸入線性范圍大等優(yōu)點(diǎn)入電流小、輸入線性范圍大等優(yōu)點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管差放通常也有微變?cè)鲆娴汀?chǎng)效應(yīng)管差放通常也有微變?cè)鲆娴?、偏差失調(diào)大的缺點(diǎn)偏差失調(diào)大的缺點(diǎn)MOSMOS管基本差分放大電路管基本差分放大電路( (一一) )電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明差模微變?cè)鲆娴那蟛钅Ｎ⒆冊(cè)鲆娴那蠼猓航猓?11

28、2212(/)1(/)()21(/)()2omidsDmdsDiiomdsDiiVg VrRgrRVVVgrRVV 121212(/)oooviiiimdsDVVVAVVVVgrR MOSMOS管基本差分放大電路管基本差分放大電路( (二二) )MOSMOS管差放的傳輸管差放的傳輸特性與三極管類似特性與三極管類似但其非限幅區(qū)范圍但其非限幅區(qū)范圍比三極管差放寬許比三極管差放寬許多多MOSMOS管基本差分放大電路管基本差分放大電路( (三三) )共模交流通路：共模交流通路：MOSMOS管有源負(fù)載差分放大電路管有源負(fù)載差分放大電路( (一一) )E/EE/E型放大電路型放大電路負(fù)載管的微變負(fù)載管的微

29、變電阻為電阻為31/mg1211313/(1/)oviimdsmmmVAVVgrggg MOSMOS管有源負(fù)載差分放大電路管有源負(fù)載差分放大電路( (二二) )以電流源作為以電流源作為有源負(fù)載的有源負(fù)載的CMOSCMOS差放差放34/2DDSSIII12113(/)oviimdsdsVAVVgrr MOSMOS管有源負(fù)載差分放大電路管有源負(fù)載差分放大電路( (三三) )以鏡像電流源作以鏡像電流源作為有源負(fù)載的為有源負(fù)載的CMOSCMOS差放差放1224(/)oviimdsdsVAVVgrr 可類比三極管差可類比三極管差放電路放電路差放中的襯底調(diào)制效應(yīng)差放中的襯底調(diào)制效應(yīng)請(qǐng)自行閱讀課本請(qǐng)自行閱讀

30、課本模擬開關(guān)綜述模擬開關(guān)綜述模擬開關(guān)：模擬開關(guān)：用于控制信用于控制信號(hào)的通斷號(hào)的通斷一個(gè)理想的模擬開關(guān)，接通時(shí)電阻為一個(gè)理想的模擬開關(guān)，接通時(shí)電阻為零，關(guān)斷時(shí)電阻為無窮大。開關(guān)的工零，關(guān)斷時(shí)電阻為無窮大。開關(guān)的工作速度要快且對(duì)其它電路的性能的影作速度要快且對(duì)其它電路的性能的影響要小響要小實(shí)際的模擬開關(guān)可由工作在開關(guān)狀態(tài)的晶實(shí)際的模擬開關(guān)可由工作在開關(guān)狀態(tài)的晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管組成，外加控制電壓使晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管組成，外加控制電壓使晶體管交替工作在飽和區(qū)和截止區(qū)，或使場(chǎng)體管交替工作在飽和區(qū)和截止區(qū)，或使場(chǎng)效應(yīng)管交替工作在可變電阻區(qū)和截止區(qū)；效應(yīng)管交替工作在可變電阻區(qū)和截止區(qū)；此外，此外，PINPIN管也可以構(gòu)成模擬開關(guān)管也可以構(gòu)成模擬開關(guān)單管單管MOSMOS模擬開關(guān)模擬開關(guān)( (一一) )由于由于N N溝道溝道MOSMOS管的導(dǎo)通電阻小，單溝管的導(dǎo)通電阻小，單溝道模擬開關(guān)一般使用道模擬開關(guān)一般使用NMOSNMOS管管當(dāng)柵極控制電壓為低電平即當(dāng)柵極控制電壓為低電平即 時(shí)，時(shí)，MOSMOS管截止，開關(guān)斷開管截止，開關(guān)斷開GGLvV當(dāng)柵極控制電壓為高當(dāng)柵極控制電壓為高電平即電平即 時(shí)，管時(shí)，管子子 ，MOSMOS管導(dǎo)通，由于負(fù)管導(dǎo)通，由于負(fù)載電阻很大，且管子載電阻很大，且管子工作于可變電阻區(qū)工作于可變電阻區(qū)，開關(guān)閉合開關(guān)閉合GGHvV()GSGHIGS thvVvV單管單管MOS