模电 场效应管放大电路
模电总结复习资料_模拟电子技术基础(第五版)
绪论一.符号约定•大写字母、大写下标表示直流量。
如：V CE、I C等。
•小写字母、大写下标表示总量〔含交、直流〕。
如：v CE、i B等。
•小写字母、小写下标表示纯交流量。
如：v ce、i b等。
•上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。
如：等。
二．信号〔1〕模型的转换〔2〕分类〔3〕频谱二.放大电路〔1〕模型〔2〕增益如何确定电路的输出电阻r o？三．频率响应以及带宽第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯洁的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
表达的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
模电第2章
重点:
基本放大电路
1. 共射放大电路的组成及组成原则，工作原理， 静态工作点和动态参数的计算。 2. 静态工作点的设置对波形失真和最大输出电压 的影响。 3. 静态工作点稳定电路分析与计算。 4. 单管放大电路的三种接法分析与计算。 5. 场效应管放大电路的分析计算。
2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标
二、波形分析
iC
+VCC
RC Rb C1 iB
ui iB ui t t
iC C2
t
uCE u
CE
uo
uo
t
t
2.2.4 放大电路的组成原则
一、组成原则
1. 必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。 保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。 2.电阻适当，同电源配合，使放大管有合适Q点。 3. 输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。 对于晶体管能产生△uBE，对于场效应管能产生△uGS， 从而改变输出回路的电流，放大输入信号。 4. 当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态 电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大 得多的信号电流或信号电压。
C2 +
共射放大电路 +VCC
RC C1 + Rb VBB T RL C2 +
集电极电阻， 将变化的电流 转变为变化的 电压。
耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F~50F
+VCC
RC C1 + T Rb VBB
作用：隔直通交 隔离输入输出与 电路直流的联系， 同时能使信号顺 利输入输出。
+VCC +VCC RC
Rb
C1
RC
Rb
＋
模电重点知识点总结
模电重点知识点总结模拟电路是电子工程中非常重要的一部分，它是将模拟信号转化为数字信号的基础，是许多电子设备中必不可少的一部分。
本篇文章总结了模拟电路的重点知识点，其中包括基本概念、运算放大器、放大器的基本电路、滤波器以及反馈电路。
一、基本概念模拟电路学科的基础是电子学，模拟电路是在电子学的基础上发展出来的。
模拟电路是使用模拟信号（即具有连续变化的信号）来进行处理和传输的电路系统，模电电路学科的重点是模型的构建和研究。
模型是为了研究和分析电路行为而建立的，包括元器件模型和电路模型两大类。
电路模型是把现实电路抽象成一种理想化的形式，以便于计算机分析和求解。
元器件模型可以在真实电路中被观测到，并用来构建电路模型。
在电子电路中，元件是构成电路的基本单元。
其中，二极管、晶体管、场效应管、放大器、集成电路等元件是模拟电路中最基本的元件。
同时，电阻、电容、电感等被用来构建各种基本电路。
二、运算放大器运算放大器是模拟电路中非常基本的元件，它的主要作用是放大电压。
它由电路图中两个输入端、一个输出端，以及一些内部元件所组成。
其中，反馈元件是运算放大器重要的特征，因为它对运算放大器的电路行为产生了显著的影响。
反馈可以使放大器的放大增益更加稳定，但如果反馈网络设计不当，可能会引起放大器的振荡。
运算放大器有两种输入方式：一种是差分输入，一种则是单端输入。
差分输入的两个输入端之间的电压差是放大器输入信号的一部分。
当放大器的两个输入端的信号相同时，差分输入电路可以过滤掉这些信号的共同部分，只保留差异部分。
而单端输入则是将输入信号连接到放大器的一个输入端，将另一个端子地接。
如果输入信号与地之间有电压差，则放大器将按比例返回这个电压信号。
三、放大器的基本电路放大器是模拟电路中最为基本的电路之一，并且有其他电路中无法替代的作用。
放大器的主要功能是将输入信号变大，并将其输出到一个外部负载。
其中常用的放大器电路有：共射放大（cs）电路、共基放大（cb）电路、共集电极放大（ce）电路、差分放大器等。
模电第二章 基本放大电路
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点
模拟电子技术(3)--场效应管及其基本放大电路
第3章 场效应管及其基本放大电路试卷3.1判断下列说法是否正确，用“√”和“ ”表示判断结果填入空内1. 结型场效应管外加栅源电压u GS应使栅源间的耗尽层承受反偏电压，才能保证其输入电阻R G大的特点。
（ ）2. 耗尽型MOS管在栅源电压u GS为正或为负时均能实现压控电流的作用。
（ ）3. 若耗尽型N沟道MOS管的栅源电压u GS大于零，则其输入电阻会明显变小。
（ ）4. 工作于恒流区的场效应管，低频跨导g m与漏极电流I DQ成正比。
（ ）5. 增强型MOS管采用自给偏压时，漏极电流i D必为零。
（ ）【解3.1】：1. √ 2.√ 3.× 4.× 5.√3.2选择填空1. 场效应管的栅-源之间的电阻比晶体管基-射之间的电阻 。
A．大 B．小 C．差不多2. 场效应管是通过改变 来改变漏极电流的。
所以是 控制型器件。
A．栅源电压 B．漏源电压 C．栅极电流D．电压 E．电流3. 用于放大时，场效应管工作在特性曲线的 。
A．可变电阻区 B．恒流区 C．截止区4. N沟道结型场效应管中参加导电的载流子是 。
A．自由电子和空穴 B．自由电子 C．空穴5. 对于结型场效应管，当︱u GS︱︱U GS(off)︱时，管子一定工作在 。
A．恒流区 B．可变电阻区 C．截止区 B．击穿区6. 当栅源电压u GS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 。
A．结型场效应管 B．增强型MOS管 C．耗尽型MOS管7. 某场效应管的开启电压U GS(th)=2V，则该管是 。
A．N沟道增强型MOS管 B．P沟道增强型MOS管C．N沟道耗尽型MOS管 D．P沟道耗尽型MOS管8. 共源极场效应管放大电路，其输出电压与输入电压 ；共漏极场效应管放大电路，其输出电压与输入电压 。
A．同相 B．反相【解3.2】：1.A 2.A,D 3.B 4.B 5.C 6.A C 7.A 8.B,A3.3判断图T3.3所示各电路能否进行正常放大？如果不能，指出其中错误，并加以改正。
模电课件场效应管
智能化的需求将推动场效应管 与微处理器、传感器等其他器 件的集成，实现系统级封装。
对未来的展望
场效应管在未来将继续在电子设备中 发挥重要作用，特别是在通信、计算 机、消费电子等领域。
未来场效应管的发展将更加注重环保 和可持续发展，采用更加节能、环保 的材料和工艺，降低生产成本，推动 产业可持续发展。
当前市场上的场效应管产品种类繁多，性能稳定可靠，能够满足不同领域的需求。
随着技术的不断进步，场效应管的性能指标也在逐步提高，如开关速度、工作频率 等。
未来发展趋势
随着电子设备小型化、轻量化 的发展趋势，场效应管也将继 续朝着微型化、集成化的方向 发展。
新型材料和工艺的应用将为场 效应管的发展带来新的机遇和 挑战，如碳纳米管、二维材料 等。
随着技术的不断创新和市场需求的不 断变化，场效应管的应用领域也将不 断拓展。
THANKS
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噪声特性
总结词
描述了场效应管在工作时产生的噪声 水平。
详细描述
噪声特性是指场效应管在工作时，由 于内部电子运动的随机性而产生的噪 声。噪声的大小对信号的传输质量有 重要影响。
05
场效应管的选用与注意事项
选用原则
根据电路需求选择合适的场效应管类型
根据电路的电压、电流和频率要求，选择合适的场效应管类型，如N沟道、P沟道等。
功率放大器
将场效应管作为功率放大 元件，用于音频、视频等 信号的功率放大。
跨导放大器
利用场效应管的跨导特性， 将输入的电压信号转换为 电流信号，用于信号的线 性放大。
在振荡器中的应用
负阻振荡器
利用场效应管的负阻特性， 与电容、电感等元件一起 构成振荡电路，产生振荡 信号。
模电必考知识点总结
模电必考知识点总结一、基本电路理论1. 电路基本定律欧姆定律、基尔霍夫定律、电路中的功率计算等基本电路定律是模拟电子技术学习的基础，了解和掌握这些定律对于学习模拟电子技术是非常重要的。
2. 电路分析了解如何对电路进行简化、等效电路的转换、戴维南定理和诺依曼定理等电路分析的基本方法。
3. 电路稳定性掌握电路的稳定性分析方法，包括如何对直流放大电路和交流放大电路进行稳定性分析。
4. 传输线理论了解传输线的基本特性，包括传输线的阻抗、反射系数、传输线的匹配等知识。
二、放大电路1. 二极管放大电路了解二极管的基本特性和放大电路的设计原理，包括共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等基本的二极管放大电路。
2. 晶体管放大电路了解晶体管放大电路的基本原理和设计方法，包括共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路等基本的晶体管放大电路。
3. 放大电路的频率响应了解放大电路的频率响应特性，包括截止频率、增益带宽积等相关知识。
4. 反馈电路掌握反馈电路的基本原理和分类，了解正反馈和负反馈电路的特点和应用。
三、运算放大电路1. 运算放大器的基本特性了解运算放大器的基本特性，包括输入输出阻抗、放大倍数、共模抑制比等相关知识。
2. 运算放大器的电路应用了解运算放大器在反馈电路、比较电路、滤波电路、振荡电路等方面的应用，掌握运算放大器的基本应用方法。
四、滤波器电路1. RC滤波器和RL滤波器了解RC滤波器和RL滤波器的基本原理、特性和应用，包括一阶和二阶滤波器的设计和性能分析。
2. 增益电路和阻抗转换电路掌握增益电路和阻抗转换电路的设计原理和方法，了解它们在滤波电路中的应用。
3. 模拟滤波器设计了解低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻（陷波）滤波器的设计方法和特性，掌握模拟滤波器的设计技巧。
五、功率放大电路1. BJT功率放大电路了解晶体管功率放大电路的基本原理和设计方法，包括类A、类B、类AB和类C功率放大电路的特点和应用。
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
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DS
iD/mA
饱和区 7V
6V
UGS EMOS工作原理：在栅极电 压作用下，漏、源区之间形 ID 成导电沟道。在漏极电压作 G D S 用下，源区电子沿此沟道行 进到漏区，产生漏极电流。 改变栅极电压，可控制导电 N N 沟道导电能力，使漏极电流 P 发生变化。
5V 4V VGS =3V
3. V-I 特性曲线 • 转移特性：
iD f (vGS )
iD/mA
vDS const.
iD/mA
A B
饱和区 7V
6V
C 7V 6V
D
5V 4V VGS =3V 20
VDS=10V 二次函数
C
A B
E
5V 4V 3V
O
10
UDS/V
VT：开 启电压
O
D
E
2
6
UGS/V
14 / 105
5.1 MOS场效应管
⑥ 最大漏源电压V(BR)DS：
⑦ 最大栅源电压V(BR)GS： ⑧ 最大漏极功耗PDM：
21 / 105
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
Q点计算 图解法 小信号模型分析
5.2.2 CMOS共源放大电路*
22 / 105
5.2 MOSFET放大电路
5.2.0 概述
G
D
S
ID
G
N
D
P
17 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
3. V-I 特性曲线 iD f (vDS ) • 输出特性： UDS UGS
S N G N
vGS const
iD/mA
饱和区
4V
2V VGS =0V
ID
D
O
10 20
2V 4V
UDS/V
P
18 / 105
Guilin University of Electronic Technology
电子技术基础 A（模拟部分）
5：场效应管 放大电路
5.1
MOS场效应管 MOSFET放大电路
5.2
5.3
JFET场效应管
GaAS-M-S场效应管* 各放大器件电路性能比较
2 / 105
5.4 5.5
5.1 MOS场效应管
2. 工作原理 UGS > 0时:
UDS不太大时， 导电沟道在两个 N 区间是均匀的 导电沟道将D-S 连接起来 ( R )， UGS 越大 R 越小 感应出电子
UDS UGS
UGS足够大( > VT )，可感应 出足量电子， 形成N型 (电 子) 导电沟道
ID
G D VT：阈 值电压 / 105
O
10
20
UDS/V
12 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
3. V-I 特性曲线 • 输出特性：
iD f (vDS )
vGS const
iD/mA
饱和区 7V
6V
5V 4V VGS =3V
O
10
20
UDS/V
13 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
O
10
UDS/V
E
6 4 O 4
UGS/V
19 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.5 MOSFET主要参数
① 夹断电压VP (或VGS(off))：ID= 0 时的VGS值 ；
② 饱和漏极电流 IDSS：VGS= 0 时对应的ID； ③ 低频跨导 gm：反映vGS对iD的控制作用（交流）。 可在转移特性曲线上求得，单位mS；
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 • 转移特性： iD/mA
iD f (vGS )
vDS const.
A B
7V 6V
EMOS特点： • 属于压控型器件； • 线性度更好；
O
C
D
5V 4V 3V
E
2
6
UGS/V
15 / 105
5.1 MOS场效应管
25 / 105
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
2. 图解分析
+VDD iD iD/mA
VDD RD
RD
d
g
iD
vi
Q
Vgg
vi
s
vo
t
O
VDD UDS
Vgg
t
26 / 105
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析
g
d
g
iD
ID
C2
+VDD 5V
s
RS 0.5k
vo -VSS 5V
VDD VSS 解： Rg1 Rg2 200kΩ 0.1I D 设工作与放大区，则：I D Kn (VGS VT )2 VGS 2V
Vg2 VGS ID RS 2.25V Rg2 Vg2 0.1ID 45k
4 / 105
FET 场效应管
增强型
耗尽型
5.1 MOS场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构与符号 MOSFET (IGFET) 绝缘栅型 增强型(Enhancement)
耗尽型(Depletion) N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
工作原理差别在于VGS= 0时，是否存在导电沟道！
Rg1 150k Rg
1M
RD 10k
g
d
+VDD 20V C2
10k RL
s
Rg2 50k
CS 解：(1) 求Q点 Vg VS Rg2 Vg = VDD 5 V VDSQ VDD I D (RD RS ) 10V Rg1 Rg2
2 I K ( V V ) D n GS T VGS Vg I D RS 2 I 0.5( V 1) D GS I D 0.5mA VGS 5 10 I D
5.1.1. N沟道增强型MOSFET 5.1.2. N沟道耗尽型MOSFET
5.1.3. P沟道MOSFET
5.1.4. 沟道长度调制效应 5.1.5. MOSFET的主要参数
3 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.0 概述
特点：场效应管与双极型晶体管不同，它是多子导 电，输入阻抗高，温度稳定性好。 分类： JFET 结型 MOSFET (IGFET) 绝缘栅型 N沟道 P沟道 （耗尽型） N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
VGSQ Rg2 Rg1 Rg2 VDD
vi Rg1 C1 Rg2 +VDD RD
d
g
C2
s
RL
vo
IDQ Kn (VGSQ VT )2
VDSQ VDD IDQ RD
24 / 105
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
Rg1 1. Q点计算 例题：放大电路如图，MOS C1 管参数：VT =1V，Kn=500m A/V2，ID = 0.5 mA。若流经 v R g2 i Rg1、Rg2的电流为0.1ID。求 Rg1、Rg2。 RD 10k d g
28 / 105
RS 10k
vo
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 例1：电路如图，VT = 1V， C1 Kn= 500mA/V2，求：(1) Q点；(2) AV、ri、 ro 。 v i 解：(2) 微变等效如图
g V R R V o m gs L D R g mV i L V V g R A V o i m L
1. 组成原则：
(1) 静态：适当设置Q点，使场效应管工作在恒流 区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。 2. 分析方法： 静态分析：估算法、图解法。 动态分析：微变等效电路法。
23 / 105
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. Q点计算
5.1 MOS场效应管
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
3. V-I 特性曲线 iD f (vGS ) • 转移特性：
iD/mA
A
vDS const.
iD/mA
A 饱和区 4V B
2V
C 4V 2V
D
VGS =0V
2V 4V
20
VDS=10V 二次函数
C
B D
E
0V 2V 4V
VP：夹 断电压
5 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构与符号 G S D
漏极Drain N 沟道增强型 金属铝
D
两个N区
N
N
P
栅极Grid SiO2绝缘层
G
S
导电沟道
P型基底
源极Source
6 / 105
5.1 MOS场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构与符号 S G D G
g
Rg1 150k
Rg
1M
RD 10k
g
d
+VDD 20V C2
10k RL
s
Rg2 50k
RS 10k
d
vo