第三章：场效应管放大电路
3场效应管放大电路
三、场效应管放大电路1、当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导gm将。
A.增大B.不变C.减小答案：A2.已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。
图P1.22解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图P1.22（a）所示〕，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及U GS值，建立i D＝f（u GS）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图P1.22（b）所示。
解图P1.223.结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS大的特点。
（）答案：√4.若耗尽型N沟道MOS管的U GS大于零，则其输入电阻会明显变小。
（）答案：×5.电路如图1.23所示，T的输出特性如图P1.22所示，分析当u I＝4V、8V、12V三种情况下场效应管分别工作在什么区域。
解：根据图P1.22所示T的输出特性可知，其开启电压为5V，根据图P1.23所示电路可知所以u GS＝u I。
当u I＝4V时，u GS小于开启电压，故T截止。
当u I＝8V时，设T工作在恒流区，根据输出特性可知i D≈0.6mA，管压降u DS≈V DD－i D R d≈10V因此，u GD＝u GS－u DS≈－2V，小于开启电压，图P1.23 说明假设成立，即T工作在恒流区。
当u I＝12V时，由于V DD ＝12V，必然使T工作在可变电阻区。
6.U GS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有。
A. 结型管B. 增强型MOS管C. 耗尽型MOS管答案：A7.电路如图P5.14所示，已知C gs＝C gd＝5pF，g m＝5mS，C1＝C2＝C S＝10μF。
试求f H、f L各约为多少，并写出的表达式。
图P5.14解：f H、f L、的表达式分析如下：：图2图1（5）U GS＝0V时，能够工作在恒流区的场效应管有。
A. 结型管B. 增强型MOS管C. 耗尽型MOS管（5）A C8.一个JFET的转移特性曲线如图题4.1.3所示，试问：1.它是N沟道还是P沟道FET？2.它的夹断电压VP和饱和漏极电流IDSS各是多少？解由图题4．1．3可见，它是N沟道JFET，其VP＝–4 V，IDSS＝3 mA。
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 =。
第三章 基本放大电路
输出
话筒
放
大
器
喇叭
应用举例
直 流 电 源
基本放大电路
输入 放大器 输出
1、定义：放大电路的目的是将微弱的变化信 号不失真的放大成较大的信号。。
2、组成：三极管、场效应管、电阻、电容、电感、 变压器等。 3、特点：
①输出信号的功率大于输入信号的功率；
②输出信号的波形与输入信号的波形相同。
基本放大电路
RC
ui
T
C2
RL
基本放大电路
3.2.2 放大器中电流电压符号使用规定含义 “小大” uBE—小写字母，大写下标，表示交、直混合量。 “大大” UBE — 大写字母，大写下标，表示直 流量。 “小小” ube—小写字母，小写下标，表示交流分量。
“大小” Ube—大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。 uA
电路改进：采用单电源供电 +VCC RC C1 T
可以省去
C2
RB VBB
基本放大电路
+VCC RB C1 T RC C2
单电源供电电路
基本放大电路
（1）电路的简化
C1
ui （2）电路的简化画法
VCC
RB
C1
只用一个电源，减 少电源数。
T
C2
RL
RB
RC
VCC
uo
uo
不画电源符号， 只写出电源正 极对地的电位。
T
I CQ
U CEQ
(b) 首先画出放大电路的交流通路
基本放大电路
VCC
交流通路
MOS场效应管放大电路
2、共源放大电路的分析
• ⑵交流分析 • 再画出交流等效电路:
29
2、共源放大电路的分析
• 再根据等效电路计算交流性能: • ① 电压放大倍数
•
•
UO gmUgs(RD //RL)
•
•
Au
gmUgs(RD
•
// RL)
•gmRL
Ugs
• 电压放大倍数为负值,说明输出电压与输入电压反相。
30
•
研究动态信号时用全微分表示：
13
场效应管的低频小信号等效模型
• 定义:
• 当信号较小时,管子的电压、电流仅在Q点附近变化，可以认 为是线形的，gm与rds近似为常数，用有效值表示：
Id gmUgsr1dsUds
14
场效应管的低频小信号等效模型
• 由此式可画出场效应管的低频小信号等效模型:
• 可见场效应管的低频小信号等效模型比晶体管还要 简单。
0.258//1000
1gmRS//RL 10.258//1000
0.67
55
注意事项
(1) 在 使 用 场 效 应 管 时 , 要 注 意 漏 源 电 压 UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等 值不能超过最大允许值。
(2)场效应管从结构上看漏源两极是对称 的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬 底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能 对换用。
RS
//1 gm
38
4、共栅放大电路的分析
• ⑴电路结构 一个共栅放大器的电路图如下:
39
4、共栅放大电路的分析
• ⑵交流性能分析 • 先画出交流通路:
40
4、共栅放大电路的分析
• ⑵交流性能分析 • 再画出交流等效电路:
场效应管放大电路及多级放大电路
哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？
3.4 场效应管放大电路的动态分析
一、场效应管的交流等效模型 与晶体管的h参数等效模型类似：
说明:
(1)以结型、增强型为例ig=0，所以g、s间断开，但ugs≠0
(2)小信号工作时，在恒流区 iD
uGS
UDS
gm（常数）用受控源等效。
(3)在线性区
u GS
0时）
3、极限参数
1) 最大漏极电流：IDM 2) 最大漏源电压：U(BR)DS
3) 最大栅源电压：U(BR)GS
4) 最大漏极功耗PDM：PDM vDSiD
3.3 场效应管静态工作点的设置方法
场效应管放大电路：共源(S)、共漏(d)、共栅(g) 共射(e)、共集(c)、共基(b) 。
二多级放大电路的动态分析i2o2两级放大电路如图所示已知三极管的场效应管的写出两级放大电路的组态并求出输入电阻输出电阻及电压放大倍数共集放大电路图示电路的静态工作点合适画出它的交流等效电路并写出ro的表达式
模拟电子技术基础
第三章 场效应管放大电路
及多级放大电路
第三章 场效应管及其放大电路
3.1、结型场效应管（JFET） 3.2、金属-氧化物-半导体场效应管
（1）耗尽型管工作原理
小到一定 值才夹断
uGS=0时就存在 导电沟道
加正离子
1）当ugs>0时，由于二氧化硅绝缘层则ig=0，导电沟 道变宽，在uDS作用下，iD较大
2）当ugs<0时，导电沟道变窄，iD变小，当ugs=UGS（0ff时， 出现夹断区，iD=0.
总结：耗尽型MOS管可以在ugs正负电压下工作，而结型管 仅在ugs<0时工作，相同点是ig=0
场效应管放大电路原理
场效应管放大电路原理场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种重要的电子元器件，广泛应用于各种电子设备中。
它具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声、高增益等优点，因此在放大电路中得到了广泛的应用。
场效应管放大电路是一种利用场效应管进行信号放大的电路。
它通过控制场效应管的栅极电压来控制电流的流动，从而实现信号的放大。
下面将详细介绍场效应管放大电路的原理。
场效应管放大电路主要由场效应管、负载电阻、输入电容、输出电容等组成。
其中，场效应管是核心部件，起到放大信号的作用。
负载电阻用于提供输出端的负载，使得输出信号能够正常传递。
输入电容和输出电容则用于对输入信号和输出信号进行耦合。
在场效应管放大电路中，输入信号首先经过输入电容进入场效应管的栅极。
当栅极电压发生变化时，场效应管内部的通道将打开或关闭，从而控制电流的流动。
当栅极电压较低时，场效应管处于截止状态，电流无法通过。
当栅极电压较高时，场效应管处于导通状态，电流可以通过。
当输入信号经过场效应管后，会在负载电阻上产生一个较小的输出电压。
为了放大这个输出电压，需要通过负反馈来增加放大倍数。
具体来说，可以将输出信号通过输出电容耦合到放大器的输入端，然后再将输出信号与输入信号进行比较，从而调整栅极电压，使得输出信号得到放大。
在场效应管放大电路中，需要注意一些问题。
首先是输入阻抗和输出阻抗的匹配问题。
为了使得信号能够正常传递，输入阻抗和输出阻抗需要相互匹配。
其次是稳定性问题。
由于场效应管的工作点受到温度和其他因素的影响，因此需要采取一些措施来保持工作点的稳定性。
最后是频率响应问题。
由于场效应管本身具有一定的频率响应特性，因此在设计放大电路时需要考虑频率响应的影响。
总结起来，场效应管放大电路是一种利用场效应管进行信号放大的电路。
它通过控制场效应管的栅极电压来控制电流的流动，从而实现信号的放大。
在实际应用中，需要注意输入阻抗和输出阻抗的匹配、工作点的稳定性以及频率响应等问题。
第三章 场效应管放大电路讲解
d
结构图
B衬底 g
s
电路符号
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因此在栅源电压为零时，在正的vDS作用下，也有较 大的漏极电流iD由漏极流向源极。
当vGS>0时，由于绝缘层的存在，并不会产生栅极电 流 iG ，而是在沟道中感应出更多的负电荷，使沟道变 宽。在vDS作用下，iD将具有更大的数值。
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3.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
⒈ 结构和工作原理简述 这种管子在制造时，
SiO2绝缘层 中掺有大量
正离子
由于二氧化硅绝缘层中掺
有大量的正离子，即使在
vGS= 0时，由于正离子的 作用，也和增强型接入正
N型沟道
栅源电压并使vGS>VTh时相 似，能在P型衬底上感应 出较多的电子，形成N型 沟道，将源区和漏区连通
② 可变电阻区 （vDS≤vGS-VTh ）
iD Kn 2 vGS VTh vDS vD2S
iD/mA
可变电阻区 饱和区
电导常数Kn单位是mA/V2。
8 6
在特性曲线原点附近，vDS很 4
7V A
6V B
5V C
4V
小，则
2
D
vGS=3V
iD 2Kn vGS VTh vDS
E 截止区
5 10 15 20 vDS/V
电压vGS对漏极电流iD的控制
特性，即 iD f vGS vDS常数
由于饱和区内，iD受vDS的影
iD/mA 8
A
B
6 VDS =10V C
4
D
响很小，因此饱和区内不同vDS 下的转移特性基本重合。
项目三场效应管放大电路
项目三场效应管放大电路【技能实训】技能实训1 共源极MOS管放大电路的搭建【任务分析】场效应管和晶体三极管一样，能够实现对信号的放大作用。
如图3-1所示，是由场效应管2N70000组成的共源极放大电路，该电路由分立元件搭建而成，共有15个元器件。
2N7000为N沟道增强型MOS管，本例中采用TO-92封装，将管子平面对着自己，其管脚排列从左往右依次为S、G、D，使用时注意管脚顺序要正确。
该实训要求在洞洞板上搭建该电路，并通电测试其功能，搭建时要求整体布局合理，元器件安装满足工艺要求，焊接质量好。
图3-1 2N70000共源极放大电路原理图【技能要求】1．掌握常用元器件的识别与检测方法。
2．能按照电路原理图的要求，在洞洞板上按所提供的元器件搭建电路，元器件的布局、安装、焊接应符合装配工艺要求。
3．能对搭建好的电路板进行通电调试，使电路工作在最佳状态。
【任务实施】第一步：清点元器件根据电路原理图清点元器件数量，同时对元器件进行识别和检测，将结果填写在表3-1对应的空格中。
表3-1 2N70000放大电路元器件识别和检测表序号名称图中标号数量型号或标称值识别和检测结果质量判定1 场效应管Q1 1 在右图所示的外形示意图中1脚是极，2脚是极，3脚是极，管型是2 电阻R1 1 …………标称值是：测量值是：3 电阻R2 1 …………标称值是：测量值是：4 电阻R3、R4、R5、R6、R75 …………………………………………5 电位器RP1 1 …………标称值是：测量值是：6 电解电容C1 1 …………容量是，耐压值是，长脚是极7 电解电容C2、C3 2 …………………………………………8 发光二极管LED1 1 Φ5(红色) 长脚是极，短脚是极9 防反插座P1 1 2pin 2.54间距…………………………………10 单排针 J1-J7 7 ………………………………………11 绝缘导线…… 1 单芯Φ0.5×400mm…………………………………【技巧提示】1．在清点元器件时，可以做一个元器件清点分类图，具体做法：在一张白纸上贴上双面胶，然后把每一个元器件分类粘贴在双面胶上，并在每一个元器件后注明该元器件的图号及标称值。
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场效应管放大电路
这一节我们来学习另一种放大器件——场效应管。
它是通过改变输入电压来控制输出电流的，它是电压控制器件,它不吸收信号源电流,不消耗信号源功率,因此它的输入电阻很高,它还具有很好的温度特性、抗干扰能力强、便于集成等优点。
场效应管是靠一种极性的载流子导电，它又被称为单极性三极管，它分为结型场效应管(JFＥＴ)和绝缘栅场效应管(MＯＳ管）
我们在学习时把这一章的内容分为三节，它们是
§3.1 场效应管的类型
§3.2 场效应管的主要参数和特点3§ﻫ.３总结
§3.1场效应管的类型（第一页）
这一节我们要了解场效应管的分类，各种场效应管的工作特点及根据特性曲线能判断管子的类型。
场效应管分为结型场效应管(JＦET）和绝缘栅场效应管（ＭOＳ管）
一：结型场效应管
１．结型场效应管的分类ﻫ结型场效应管有两种结构形式。
它们是N沟道结型场效应管(符号图为（1））和P沟道结型场效应管(符号图为(2))
从图中我们可以看到,结型场效应管也具有三个电极,
它们是：Ｇ——栅极；D——漏极；S——源极。
电路符号
中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。
2.结型场效应管的工作原理（以N沟道结型场效应管为例)
在D 、S间加上电压U DS，则源极和漏极之间形成电流IＤ,我们通过改变栅极和源极的反向电压ＵＧS，就可以改变两个ＰN结阻挡层的(耗尽层)的宽度,这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ＩD。
3．结型场效应管的特性曲线(以N沟道结型场效应管为例)
输出特性曲线:（如图(３)所示）ﻫ根据
工作特性我们把它分为四个区域，即：可
变电阻区、放大区、击穿区、截止区。
ﻫ对此不作很深的要求，只要求我们看
到输出特性曲线能判断是什麽类型的管
子即可
转移特性曲线：
我们
ﻫ
根据这个特性关系可得出它的特性曲线
如图(4)所示。
它描述了栅、源之间电压
对漏极电流的控制作用。
从图中我们可以看出当U GＳ＝ＵＰ时I D=0。
我们称ＵP为夹断电压。
注:转移特性和输出特性同是反映场效应管工作时，UＧS、UＤＳ、IＤ之间的关系，它们之间是可以互相转换的。
§3.１场效应管的类型（第二页)
二：绝缘栅场效应管（MOS管）
1.绝缘栅场效应管的分类
绝缘栅场效应管也有两种结构形式,它们是N沟道型和P沟道型。
无论是什麽沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。
2.绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型ＭOS场
效应管)ﻫ我们首先来看N沟道增强型MＯＳ场效应管的
符号图：如图(1)所示ﻫ它是利用UＧS来控制“感应电
荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道
的状况，然后达到控制漏极电流的目的。
3．绝缘栅型场效应管的特性曲线(以Ｎ沟道增强型MＯＳ场效应管)
它的转移特性曲线如图(２)所示;ﻫ它的输出特性曲线如图(3)所示,它也分为4个区:可变电阻区、放大区、截止区和击穿区。
注：对此我们也是只要求看到输出特性曲线和转移曲线能判断出是什麽类型的管子，即可。
§3.2场效应管的主要参数和特点
一：场效应管的主要参数
（１)直流参数
饱和漏极电流I DＳS它可定义为:当栅、源极之间的电压等于零,而漏、源极之间的电压大于夹断电压时，对应的漏极电流。
ﻫ夹断电压U P它可定义为：当UＤS一定时，使IＤ减小到一个微小的电流时所需的ＵGＳﻫ开启电压U T 它可定义为：当ＵDS一定时,使I D到达某一个数值时所需的ＵGS
(2)交流参数ﻫ低频跨导gｍ它是描述栅、源电压对漏极电流的控制作用。
极间电容场效应管三个电极之间的电容,它的值越小表示管子的性能越好。
3(ﻫ）极限参数
漏、源击穿电压当漏极电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的U DS。
栅极击穿电压结型场效应管正常工作时,栅、源极之间的PN结处
于反向偏置状态,若电流过高,则产生击穿现象。
二：场效应管的特点
场效应管具有放大作用，可以组成放大电路，它与双极性三极管相比具有以下特点：ﻫ（1)场效应管是电压控制器件,它通过ＵＧＳ来控制IＤ;
(2）场效应管的输入端电流极小,因此它的输入电阻很高;
（３)它是利用多数载流子导电,因此它的温度稳定性较好；ﻫ(４)它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；ﻫ（５）场效应管的抗辐射能力强。
§3.3 总结
这一节我们对前面所述的内容进行总结一下,以突出重点为目的。
下面我们通过表格把各种场效应管的符号和特性曲线表示出来:种类符号转移特性输出特性结
型N 沟道耗尽型
结
型P 沟道耗尽型
绝缘栅型N 沟道增强型
耗尽型
绝缘栅型P 沟道增强型
耗尽型
我们这一节要掌握的问题是：ﻫ（1）场效应管与三极管相比所具有的特点；
（２）根据输出特性或转移特性能判断出是什麽类型的管子(这一点是我们学习的重点）（3)结型和绝缘栅型场效应管的工作特点和原理（只要求我们了解)。