场效应管及其基本放大电路-2
2.基本放大电路(2)
+
~
Re
RL U O
(a)电路图
图 2.5.1 共集电极放大电路
莆田学院三电教研室－－模拟电路多媒体课件
第二章 基本放大电路
三、电流放大倍数
Ii b Ib
e Ie Io
Ii Ai
Ib Io Ii
Io
Ie Ib
Ie 所以
(1
RS
U S
Ic Rc
e+
Re Ie vo
-
AV
Vo Vi
( 1) IbRe Ib[rbe (1 )Re ]
( 1) Re rbe (1 )Re
Ri
Vi Ii
rbe
(1 )Re
Ro
Re
//
rbe
1
莆田学院三电教研室－－模拟电路多媒体课件
(1
1 )rbe2
e
显然，、rbe 均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。
莆田学院三电教研室－－模拟电路多媒体课件
第二章 基本放大电路
3.构成复合管时注意事项
（1）. 前后两个三极管连接关系上，应保证前级输 出电流与后级输入电流实际方向一致。
（2）. 外加电压的极性应保证前后两个管子均为发 射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。
U o Ib (rbe Rs)
式中
Rs Rs // Rb RS
而 所以
Io Ie (1 )Ib
Ro
U o Io
rbe Rs
1
e Ie Io
rbe
第七章 场效应管及其基本放大电路
N沟道增强型MOS管的输出特性曲线
7
（3） uDS和uGS同时作用时
uDS一定，uGS变化时 给定一个uGS ，就有一条不同的 iD – uDS 曲线。
iD / mA 预夹断临界点轨迹 uDS = uGS - Uth 可变电阻区 7V
8 6 4 2 0 饱和区 6V 5V 4V uGS = 3V 截止区 0 5 10 15 20 uDS / V
低频跨导：
gm iD u GS
U
DS
夹断区（截止区）
常量
不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。
20
7.3场效应管的分类
工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
N 沟道 ( u GS ＜ 0， u DS ＞ 0 ) 结型 P 沟道 ( u GS ＞ 0， u DS ＜ 0 ) N 沟道 ( u GS ＞ 0， u DS ＞ 0 ) 场效应管 增强型 P 沟道 ( u GS ＜ 0， u DS ＜ 0 ) 绝缘栅型 N 沟道 ( u GS 极性任意， u DS ＞ 0 ) 耗尽型 P 沟道 ( u GS 极性任意， u DS ＜ 0 )
场效应管工作在恒流区的条件是什么？
17
3. JFET特性
iD / mA 可变电 阻区 -1V 恒流区 -2V -3V -4V -5V 0 (a) 输出特性曲线 夹断区 uDS / V UP -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 uGS / V (b) 转移特性曲线 预夹断轨迹 uGS = 0V iD / mA IDSS
各种场效应管的特性比较（2）
结构类型
工作 方式 增 强 型
电路符号
转移特性曲线
场效应管原理及放大电路
图6-47 分压式偏置电路
/info/flashshow/0079614.html（第 8／10 页）2010-9-6 19:00:12
场效应管原理及放大电路
图6-47为分压式偏置电路，RG1和RG2为分压电阻。 栅-源电压为(电阻RG中并无电流通过) (6-24) 式中，UG为栅极电位。对N沟道耗尽型场效应管，UGS为负值，所以RSID＞UG；对N沟道增强型场效应管，UGS为正值，所以RSID＜UG。 当有信号输入时，我们对放大电路进行动态分析，主要是分析它的电压放大倍数及输入电阻与输出电阻。图6-48是图6-47所示分压式偏置放大电路的交流通 路，设输入信号为正弦量。 在图6-47的分压式偏置电路中，假如RG= 0，则放大电路的输入电阻为
故其输出电阻是很高的。在共源极放大电路中，漏极电阻RD和场效应管的输出电阻rDS是并联的，所以当rDS ro≈RD (6-26)
RD时，放大电路的输出电阻
这点和晶体管共发射极放大电路是类似的。 输出电压为 (6-27) 式中 ，由式(6-23)得出 。
电压放大倍数为
/info/flashshow/0079614.html（第 9／10 页）2010-9-6 19:00:12
场效应管原理及放大电路
图6-43 N沟道耗尽型场效应管的输出特性曲线
图6-44 N沟道耗尽型场效应管的转移特性曲线 以上介绍了N沟道绝缘栅场效应增强型和耗尽型管，实际上P沟道也有增强型和耗尽型，其符号如图6-45所示。
/info/flashshow/0079614.html（第 6／10 页）2010-9-6 19:00:12
场效应管原理及放大电路
(6-28) 式中的负号表示输出电压和输入电压反相。 【例6-7】 在图6-47所示的放大电路中，已知UDD=20 V，RD=10 kΩ，RS=10 kΩ，RG1=100 kΩ，RG2=51 kΩ，RG=1 MΩ，输出电阻为RL=10 kΩ。场效应管的 参数为IDSS=0.9 mA，UP= 4 V，gm=1.5 mA。试求：(1)静态值；(2)电压放大倍数。 解：(1) 由电路图可知
场效应管放大电路原理
场效应管放大电路原理场效应管放大电路原理1. 介绍场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常用的电子器件，广泛应用于放大、开关和调节电路中。
作为一名文章写手，我将为您详细介绍场效应管放大电路的原理。
2. 场效应管概述场效应管是由源极、栅极和漏极三个主要部分组成的。
其中，栅极与源极之间的电压可以控制漏极电流的大小，从而实现信号的放大和调节。
和双极晶体管相比，场效应管具有输入电阻高、无需偏置电流等优点，因此在电子工程中得到广泛应用。
3. 场效应管放大电路的基本原理场效应管放大电路的基本原理是利用场效应管的特性来放大输入信号。
当输入信号施加在栅极上时，栅极源极间的电压将改变栅极-源极电流的大小，从而改变漏极电流。
根据场效应管工作状态的不同，可分为共源放大器、共漏放大器和共栅放大器三种。
3.1 共源放大器共源放大器是应用最广泛的一种场效应管放大电路。
在共源放大器中，输入信号通过耦合电容施加到栅极上，当信号施加后，栅极-源极电压发生变化，控制栅极-源极电流的大小，进而改变漏极电流。
共源放大器具有放大增益高、输入输出阻抗匹配等特点，适用于多种应用场景。
3.2 共漏放大器共漏放大器是场效应管放大电路的一种重要形式。
在共漏放大器中，漏极连接到电源，源极接地，输入信号通过漏极电阻耦合到栅极。
共漏放大器具有输入电阻高、输出电阻低等特点，适用于对电压放大和阻抗转换要求较高的场合。
3.3 共栅放大器共栅放大器是场效应管放大电路的另一种形式。
在共栅放大器中，信号通过源极电阻耦合到栅极，漏极连接到电源。
共栅放大器具有输入输出阻抗匹配、频率响应宽等特点，适用于高频放大和对输入频率响应要求较高的应用。
4. 实际应用案例场效应管放大电路广泛应用于各种电子设备中。
以音频放大器为例，通过合理选择场效应管的类型和工作点，可以实现对音频信号的放大和调节，保证音频设备的音质。
5. 个人观点和理解场效应管放大电路作为一种常见的放大器，具有输入电阻高、无需偏置电流、放大增益高等技术优点。
场效应管及其基本放大电路
Uds=常数
∂ id
∂uds
PDM
最 大 漏 极id允v许gs功=常耗数， 与 三 极 管 类
似。
第34页/共51页
3）FET的三种工作组态
• 以NMOS（E）为例：
ID UDS
RD
UDS
D
B输
B
输 入
G S
UGS
输
G
输
出入
UGS RD
出
共源组态： 输入：GS 输出：DS
（1）栅源电压对沟道的控制作用
在栅源间加
令VDS =0
• 增强型IGFET象双结型三极管一样有一个开启电压
VT ，（相当于三极管死区电压）。
• 当UGS低于VT时，漏源之间夹断。ID=0
g = = •
当
时
m
UGS高于 I
的ID ∂ iD
∂uGS
DV=T 时I DUV，0GT（S漏
源
之
间
加电压 -1）2
2 2ID0(UGS-1)
后。
；
IDID0
VT VT
相当一个很大的电阻
G+ UGS
PN N结
PN
VDD
结N
P
- IS=ID
第5页/共51页
3)、JFET的主要参数
1）夹断电压VP:手册给出是ID为一微小值时的
VGS
32)）、饱电和压漏控极制电电流流I系DS数S;
gm=
4）交流输出电阻 rds=
uds
id
V =0，时的I id
GS vgs
Uds=常数
结型场效应晶体管JFET
第3章 场效应管及其基本放大电路 参考答案
第 3章 场效应管及其基本放大电路3.1填空题（1）按照结构，场效应管可分为 。
它属于 型器件，其最大的优点是 。
（2）在使用场效应管时，由于结型场效应管结构是对称的，所以 极和 极可互换。
MOS 管中如果衬底在管内不与 极预先接在一起，则 极和 极也可互换。
（3）当场效应管工作于恒流区时，其漏极电流D i 只受电压 的控制，而与电压 几乎无关。
耗尽型D i 的表达式为 ，增强型D i 的表达式为 。
（4）一个结型场效应管的电流方程为2GS D 161mA 4U I=×− ，则该管的DSS I = ，p U = 。
（5）某耗尽型MOS 管的转移曲线如习题3.1.5图所示，由图可知该管的DSS I = ，p U = 。
（6）N 沟道结型场效应管工作于放大状态时，要求GS 0u ≥≥ ，DS u > ；而N 沟道增强型MOS 管工作于放大状态时，要求GS u > ，DS u > 。
（7）耗尽型场效应管可采用 偏压电路，增强型场效应管只能采用 偏置电路。
（8）在共源放大电路中，若源极电阻s R 增大，则该电路的漏极电流D I ，跨导m g ，电压放大倍数 。
（9）源极跟随器的输出电阻与 和 有关。
答案：（1）结型和绝缘栅型，电压控制，输入电阻高。
（2）漏，源，源，漏，源。
（3）GS u ，DS u ，2GS D DSS P 1u i I U =− ，2GS D DO T 1u i I U=−。
（4）16mA ，4V 。
（5）习题3.1.5图4mA ，−3V 。
（6）p U ，GS p u U −，T U ，GS T u U −。
（7）自给，分压式。
（8）减小，减小，减小。
（9）m g ，s R 。
3.2试分别画出习题3.2图所示各输出特性曲线在恒流区所对应的转移特性曲线。
解：3.3在带有源极旁路电容s C 的场效应管放大电路如图3.5.6（a ）所示。
若图中的场效应管为N 沟道结型结构，且p 4V U =−，DSS 1mA I =。
模拟电子技术第章场效应管及其放大电路
v O1
例在如图所示电路中，已知VDD=15V，Rg1=150kΩ， Rg2=300kΩ， Rg3=1MΩ， Rd= RL=5kΩ，Rs=0.5kΩ， MOS管的VT=2V， IDO=2mA 。 试求解：
（1）电路的静态工作点；R 2
（2）电路的电压放大倍数、输入
电阻和输出电阻;
解：（1）
vI vi
i
2．共源极放大电路的动态分析
R2
+
vO
vI vi
vo
vGS 2VT
fL
v2 R1 v2
vO1 /V
-
vGS 2
交流等效电路
VT1
Av
V T
VVo2i VT
vGS
g
mVGS (Rd VGS
// RL )
v GS1
g m RL vGS VT
f
Rivi
vI 2
Ro Rd
vO2 /V
第25页/共32页
5
0.15 0.3
Ri
Rg 3
Rg1
//
Rg 2
(2
)M 0.15 0.3
2.1M
vOR1o/
V
Rd
2k
vi
第28页/共32页
v GS1 vGS VT
fL
f vI 2
3．共漏极放大电路的动态分析
R2 vi
vI
V i vO
VGS g mVGS
v2 R1
VGG VGSQ I DQ RS
（1）
vGD VT
iD几乎仅仅受控于vGS
vGS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
第12页/共32页
R2 vI
（2）特性曲线和电流方程
第4章 场效应管及其基本放大电路
恒流区
IDSS/V
G
D S
+
-
VGG
+
V uGS
VDD
-
O
UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 夹断区 -7 U P 8V
击穿区
uDS /V
特性曲线测试电路
漏极特性
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。
各类场效应管的符号和特性曲线 种类 结型 耗 尽 N 沟道 型 结型 耗 尽 P 沟道 型 绝缘 增 栅型 强 N 沟道 型 符号
S
S
VGG
(c) UGS ＜UGS(off)
(b) UGS(off) < UGS < 0
（2） 漏源电压uDS 对漏极电流iD的控制作用
uGD ＝ uGS －uDS (a)
P+
D
iD
(b)
D
iD
G
N
P+
VDD
+ P+ GP N
P+
VDD
S iS uGS = 0，uGD > UGS（Off) ，iD 较大。
uDS /V
O
UT 2UT
uGS /V
二、N 沟道耗尽型 MOSFET
制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子， 这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反 型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。 UGS = 0，UDS > 0，产生 较大的漏极电流； UGS < 0，绝缘层中正离 子感应的负电荷减少，导电 沟道变窄，iD 减小； UGS = UP , 感应电荷被 “耗尽”，iD 0。
导电沟道是 N 型的， 称 N 沟道结型场效应管。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1) 输出特性
iD f (uDS ) UGS
技术
iD /mA
可
8V
变 电 阻
放恒饱大流和区区区 6 V
4V
区
O
截止uG区S =
2V uDS /V
可变电阻区 uDS < uGS UGS(th)
uDS iD ，直到预夹断
饱和(放大区) uDS，iD 不变 uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变
1) uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0)
a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结；
b. 当 0 < UGS < UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂 直电场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)；
c. 当 uGS UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面， 形成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。
D iD
G P 沟道结S 型
iD /mA
UGS(off) IDSS
–5 O
uGS /V
5
iD /mA uGS = 0 V 0 V
–2V 2V
–5V 5V
O
uDS /V
模 拟电子技术
3.1.3 场效应管的主要参数
1. 开启电压 UGS(th)(增强型) 夹断电压 UGS(off)(耗尽型)
iD /mA
模 拟电子技术
5. 漏源动态电阻 rds
rds
uDS id
uGS 常数
6. 最大漏极功耗 PDM
PDM = uDS iD，受温度限制。
模 拟电子技术
3.2.3 场效应管与晶体管的比较
管子名称 导电机理 控制方式 放大能力 直流输入电
阻 稳定性
噪声
结构对称性
晶体管
利用多子和少子导电
电流控制
高 小 约几kΩ 受温度和辐射的影响较大
模 拟电子技术
二、耗尽型 N 沟道 MOSFET
D
B G
S
Sio2 绝缘层中掺入正离子在 uGS = 0 时已形成 沟道；在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS UGS(off) 时，全夹断。
模 拟电子技术
iD /mA
2V
0V
2V
uGS = 4 V
O
uDS /V
输出特性
当 uGS UGS(off) 时，
指 uDS = 某值，使漏极
IDSS
电流 iD 为某一小电流时 的 uGS 值。
uGS /V
2. 饱和漏极电流 IDSS
UGS(off)O UGS(th)
耗尽型场效应管，当 uGS = 0 时所对应的漏极电流。
模 拟电子技术
3. 直流输入电阻 RGS
指漏源间短路时，栅、源间加 IDSS
iD /mA
中等 集电极和发射极不对称，不能互
换
场效应管 利用多子导电
电压控制 较低 大
JFET可达107Ω以上, MOS可达1010Ω 温度稳定性好、抗辐射能力强 很小
漏极和源极对称，可互换使用
适用范围
都可用于放大电路和开关电路等
截止区 uGS Uห้องสมุดไป่ตู้S(th) 全夹断 iD = 0
模 拟电子技术
(2) 转移特性
iD f (uGS) UDS
iD /mA
4 3
UDS = 10 V
2
1 UGS (th) 开启电压
O 2 4 6 uGS /V
当 uGS > UGS(th) 时：
iD
I
DO
( uGS U GS (th)
1)2
uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值
模 拟电子技术
3.2 绝缘栅场效应管
N沟道绝缘栅场效应管
MOS 场效应管 （绝缘栅场效应管）
增强型
耗尽型 增强型
P沟道绝缘栅场效应管
耗尽型
模 拟电子技术
3.2.1 增强型MOS管
1、增强型 N 沟道 MOSFET
(Mental Oxide Semi— FET)
D
1. 结构与符号
S GD
N+
N+
耗 P 型衬底 尽 (掺杂浓度低)
模 拟电子技术
(2) 栅源电压对漏极电流的控制作用(uGS > UGS(th))
DS 间的电位差使 沟 道 呈 楔 形 ， uDS ， 靠近漏极端的沟道厚 度变薄。
预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS iD。 预夹断发生之后：uDS iD 不变。
模 拟电子
层
B
B G
S
在层在属DS源G制用硅薄——绝铝极—作金扩片缘引S源漏S栅两属散i表O层出极和极极个铝的2面上栅漏绝SD引方GN生o喷 极极r缘ua出a法区一r金ti层GeDnce
模 拟电子技术
2. 工作原理
(1) 导电沟道的形成
uGS=0
反型层 (沟道) uGS>0 且uGS>UGS(th)
模 拟电子技术
iD /mA UGS(th) – 2 O 2 uGS /V
D iD
G
B
N 沟道S耗尽型
D iD
G
B
P 沟道S耗尽型
iD /mA UGS(off) IDSS
uGS /V
–5 O 5
模 拟电子技术
iDu/GmSA= 2 V –2 V 0V 0V
–2V 2V
–5V 5V
O
uDS /V
D iD
G S
N 沟道结型
反向电压呈现的直流电阻。 JFET：RGS > 107
uGS /V
UGS(off)O UGS(th)
MOSFET：RGS = 109 1015
模 拟电子技术
4. 低频跨导 gm
gm
iD uGS
UDS 常数
iD /mA Q uGS /V
O
反映了uGS 对 iD 的控制能力， 单位 S(西门子)。一般为几毫西 (mS)
iD /mA
夹断
IDSS
电压
UGS(off)O uGS /V 转移特性
饱和漏 极电流
iD
IDSS (1
uGS )2 UGS(of f )
模 拟电子技术
三、P 沟道 MOSFET 增强型
耗尽型
D
G
B
S
D
G
B
S
模 拟电子技术
FET 符号、特性的比较
D iD
B G N 沟道S增强型
D iD
G
B
S
P 沟道增强型