第三章 场效应管放大器     当uGS＞0V时→纵向电场 →将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。  ②转移特性曲线：    iD=f(uGS)?uDS=const    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uGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。    当uGS＜0时，沟道变窄，iD减小。  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109～1015。    二. 结型场效应管   1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）：   2. 结型场效应管的工作原理    在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0   ①当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。  （2）漏源电压对沟道的控制作用 4 .场效应管的主要参数 (1) 开启电压UT  UT 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。         * * 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： （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。 ①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。   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。     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。 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   （1）栅源电压对沟道的控制作用 ②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。  ③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。                             在漏源间加电压uDS ，令uGS =0     由于uGS =0，所以导电沟道最宽。   ①当uDS=0时， iD=0。  ②uDS↑→iD ↑                       →靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。 ③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP时，在靠漏极处夹断——预夹断。 预夹断前， uDS↑→iD ↑。 预夹断后， iDS↑→iD 几乎不变。  ④uDS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 uGS=0V uGS=-1V 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： （2）夹断电压UP     UP 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IDSS       MOS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107Ω，MOS场效应管, RGS可达109～1015Ω。 （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PDM         PDM= 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 易受静电影响 不受静电影响 静电影响 较小 较大 噪声 电压输入 电流输入 输入量 电压控制电流源 电流控制电流源 控制     少子漂移 多子扩散少子漂移 载流子  单极型场效应管 双极型三极管 不宜大规模集成 几十到几千欧 制造工艺 输入电阻 适宜大规模和超大规模集成 几兆欧以上  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
《模拟电路》第3章：场效应管放大器.ppt