第五章 场效应管放大电路

5.3 结型场效应管（JFET） 结型场效应管（ ）
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理 5.3.2 JFET的特性曲线 的特性曲线 5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法 放大电路的小信号模型分析法
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理
1. 结构
沟道JFET 图5.3.1 N沟道 沟道 （a）结构示意图（b）代表符号 ）结构示意图（ ）
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
截止区： 截止区： 当vGS<VT时，iD=0； ； 可变电阻区： 可变电阻区： 当vDS≤(VGS-VT)时， 时
iD = K n [2(vGS − VT )vDS − v ]
2 DS
饱和区： 饱和区： 当vGS≥VT，且vDS ≥(vGS-VT)时， 时
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理
实际的N沟 图5.3.1 (c) 实际的 沟 道JFET结构剖面图 结构剖面图
沟道JFET结构及符号 图5.3.2 P沟道 沟道 结构及符号
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理
2. 工作原理 a. vGS对导电沟道及 D的控制作用 对导电沟道及i
5.2 MOSFET放大电路 放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路 放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算
图5.2.1 NMOS共源极放大电路 共源极放大电路 （a）原理电路（b）直流通路 ）原理电路（ ）
5.2.1 MOSFET放大电路 放大电路
静态工作点： 静态工作点：
VGS
Rg 2 VDD = R +R g2 g1
较大出现夹断时， 图5.1.2 （d）vGS>VT，vDS较大出现夹断时，iD趋于饱和 ）
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
3. V-I特性曲线 特性曲线
图5.1.3 N沟道增强型 沟道增强型MOS管输出特性 管输出特性 沟道增强型 （a）vGS=VGS>VT，和vGS<VT（b）输出特性 ） ）
2
ID = Kn (VGS −VT ) VDS =VDD − IDRd
5.2.1 MOSFET放大电路 放大电路
2. 图解分析
图5.2.4 NMOS共源极放大电路 共源极放大电路 图5.2.4 图解分析
5.2.1 MOSFET放大电路 放大电路
3. 小信号模型
共源极NMOS管的低频小信号模型 图5.2.6共源极 共源极 管的低频小信号模型 沟道增强型MOS管（b）λ=0，rds=∞时低频小信号模型 （a）N沟道增强型 ） 沟道增强型 管 ） ， 时低频小信号模型 （c） λ≠0，rds为有限值的低频小信号模型 ） ，
本章小结
1. MOSFET
N沟道增强型 沟道增强型MOSFET及其特性曲线， 及其特性曲线 沟道增强型 及其特性曲线， N沟道耗尽型 沟道耗尽型MOSFET及其特性曲线； 及其特性曲线 沟道耗尽型 及其特性曲线；
2. MOSFET放大电路 放大电路
共源极放大电路，图解分析，小信号模型； 共源极放大电路，图解分析，小信号模型；
5.3.2 JFET的特性曲线 的特性曲线
沟道JFET的输出特性 图5.3.5 N沟道 沟道 的输出特性 （c）vGS=0时，（ ）栅源电压 GS改变时 ） 时，（b）栅源电压v
5.3.3 JFET放大电路的小信号模型 放大电路的小信号模型
JFET的小信号模型 的小信号模型
图5.3.7 FET的小信号模型 的小信号模型 共源电路（ ） （a）FET共源电路（b）低频模型 ） 共源电路
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
2. 工作原理 a. vGS=0 ，没有导电沟道
图5.1.2 （a）没有沟道 ）
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
b. vGS≥VT 时，出现 型沟道 出现N型沟道
图5.1.2 （b）出现 型沟道 ）出现N型沟道
5.1.2 N沟道耗尽型 沟道耗尽型MOSFET 沟道耗尽型
2. V-I特性曲线 特性曲线
沟道耗尽型MOSFET特性曲线 图5.1.6 N沟道耗尽型 沟道耗尽型 特性曲线 （a）输出特性曲线（b）vDS>（vGS-VP）时转移特性曲线 ）输出特性曲线（ ） （
5.1.5 MOSFET的主要参数 的主要参数
图5.3.3 vDS=0时，栅源电压 GS改变对沟道的影响 时 栅源电压v ） 时 （a）vGS=0 （b）VP<Vgs<0时 ）
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理
图5.3.3 vDS=0时，栅源电压 GS改变对沟道的影响 时 栅源电压v （c）vGS≤VP时 ）
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理
3. 结型场效应管（JFET） 结型场效应管（ ）
工作原理，特性曲线，小信号模型。 工作原理，特性曲线，小信号模型。
4. 各种放大器件电路性能比较
a. 直流参数 1. 开启电压 T 开启电压V 2. 夹断电压 P 夹断电压V 3. 饱和漏极电流 DSS 饱和漏极电流I 4. 直流输入电阻 GS 直流输入电阻R c. 极限参数 1. 最大漏极电流IDM 最大漏极电流 2. 最大耗散功率 DM 最大耗散功率P 3. 最大漏源电压 (BR)DS 最大漏源电压V 4. 最大栅源电压 (BR)GS 最大栅源电压V b. 交流参数 1. 输出电阻rds 输出电阻 2. 低频互导 m 低频互导g
b. vDS对iD的影响
改变v 图5.3.4 改变 DS时JFET导电沟道的变化 导电沟道的变化 （a）vGS=0，vDS<|VP|时的情况 ） ， 时的情况 （b） vGS=0，vDS=|VP|时的情况 ） ， 时的情况
5.3.1 JFET的结构和工作原理 的结构和工作原理
改变v 图5.3.4 改变 DS时JFET导电沟道的变化 导电沟道的变化 （c）vGS=0，vDS>|VP|时的情况 ） ， 时的情况
2 2
iD = K n (vGS
vGS vGS − VT ) = K V V − 1 = I DO V − 1 T T
2 2 n T
5.1.2 N沟道耗尽型 沟道耗尽型MOSFET 沟道耗尽型
1. 结构和工作原理
沟道耗尽型MOSFET 图5.1.5 N沟道耗尽型 沟道耗尽型 （a）结构图（b）电路符号 ）结构图（ ）
5 场效应管放大电路
5.1 金属 氧化物-半导体（MOS）场效应管 金属-氧化物 半导体 氧化物 半导体（ ） 5.2 MOSFET放大电路 放大电路 5.3 结型场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较
5.1 金属 氧化物-半导体场效应管 金属-氧化物 半导体场效应管 氧化物
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型 5.1.2 N沟道耗尽型 沟道耗尽型MOSFET 沟道耗尽型 5.1.3 P沟道 沟道MOSFET 沟道 5.1.4 沟道长度调制效应 5.1.5 MOSFET的主要参数 的主要参数
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
c. 可变电阻区和饱和区的形成
较小时， 图5.1.2 （c）vGS>VT，vDS较小时，iD迅速增大 ）
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
预夹断临界条件： 预夹断临界条件：
vGD = vGS − vDS = VT或 vDS = vGS −VT
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
1. 结构
沟道增强型MOSFET结构 图5.1.1（a）N沟道增强型 （ ） 沟道增强型 结构
5.1.1 N沟道增强型 沟道增强型MOSFET 沟道增强型
沟道增强型MOSFET简图（c）电路符号 简图（ 图5.1.1（b）N沟道增强型 （ ） 沟道增强型 简图 ）