场效应管放大电路.ppt
合集下载
《放大电路》PPT课件
N
T UCEQ
uo
(VCC ,0) RC
Q1
Q2
IB
0
M(VCC,U0C) E/V
(3) 改变RC — 直流负载线斜率发生改变
IBQ
RB C1
ui
VCC
RC
ICQ
C2
ICQ
=
VCC
- UCEQ RC
I BQ = VCC
IC/mA
- UBEQ RB
RC2 > RC1
T UCEQ
(VCC
N
,0)
uo RC
+ UBEQ
当输入信号为0时， IBQ、ICQ、 UBEQ、UCEQ称为放大电路的静态工作点Q —Quiescent P oint
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输
出特性曲线上的一个点称为静态工作点。
IB
IC
IBQ
Q
ICQ
UBE UBEQ
Q
UCEQ
UCE
交流通路是在输入信号作用下，交流信号流 经的通路，也就是动态电流流经的通路，用于 研究动态参数。
二、输入电阻Ri
• 放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号 ，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放 大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越 大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越
小。
US ~
Ii
Ui
Au
Ri
=
Ui Ii
Ii
+
Au
Rs
Ui +
Ri
Us
--
信号源为电压源
Ii
Rs
Ri
Is
(c)
MOSFET工作原理讲PPT
2．放大电路
• 共源放大电路 • 共漏放大电路 • 共栅放大电路
53
4 场效应管放大电路
Vi = Vg s + g m Vg s Rs = Vg s (1+ g m Rs )
Vo = - g m Vg s R’L
Av = Vo / Vi = - g m R’L /(1+ g m Rs )
Ri = Rg ; Ro = Rd
19
4 场效应管放大电路
2．转移特性
场效应管是电压控制器件： vGS 对iD 的控制（VDS为定值 时），iD= ƒ(vGS ) ，VDS =常 数。实验证明，i D = IDSS (1vGS / VP ) 2 ( VP ≤VGS ≤0 ) g m = δi D/δvGS ——互导
20
4 场效应管放大电路
——反向电压放大
54
4 场效应管放大电路
Vi = Vg s + g m Vg s R’L = Vg s (1+ g m R’L ) Vo = g m Vg s R’L Av = Vo / Vi = g m R’L /(1+ g m R’L ) < 1 Ri = Rg ; Ro = Rs // (1/ g m ) ——电压跟随器
14
4 场效应管放大电路
15
4 场效应管放大电路
16
4 场效应管放大电路
17
4 场效应管放大电路
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1．输出特性
VD S - i D 关系
VG S 为定值时， i D= ƒ (vDS)， VGS = 常数 VGS ± Δ vGS → i D ±ΔiD
18
4 场效应管放大电路
• 共源放大电路 • 共漏放大电路 • 共栅放大电路
53
4 场效应管放大电路
Vi = Vg s + g m Vg s Rs = Vg s (1+ g m Rs )
Vo = - g m Vg s R’L
Av = Vo / Vi = - g m R’L /(1+ g m Rs )
Ri = Rg ; Ro = Rd
19
4 场效应管放大电路
2．转移特性
场效应管是电压控制器件： vGS 对iD 的控制（VDS为定值 时），iD= ƒ(vGS ) ，VDS =常 数。实验证明，i D = IDSS (1vGS / VP ) 2 ( VP ≤VGS ≤0 ) g m = δi D/δvGS ——互导
20
4 场效应管放大电路
——反向电压放大
54
4 场效应管放大电路
Vi = Vg s + g m Vg s R’L = Vg s (1+ g m R’L ) Vo = g m Vg s R’L Av = Vo / Vi = g m R’L /(1+ g m R’L ) < 1 Ri = Rg ; Ro = Rs // (1/ g m ) ——电压跟随器
14
4 场效应管放大电路
15
4 场效应管放大电路
16
4 场效应管放大电路
17
4 场效应管放大电路
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1．输出特性
VD S - i D 关系
VG S 为定值时， i D= ƒ (vDS)， VGS = 常数 VGS ± Δ vGS → i D ±ΔiD
18
4 场效应管放大电路
结型场效应管及其放大电路 ppt课件
（2）取出的MOS器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。 （3）焊接用的电烙铁必须良好接地。 （4）在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再MOS器件焊接完成后 在分开。
（5）MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。 （6）电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子， 再把电路板接上去。
1
－ 3 .4V
ppt课件
0
10
20
夹断区
UDS1/8V
（ 1 ） 可 变 电 阻 区 。 当 UGS 不 变 ， UDS由零逐渐增加且较小时，ID随UDS 的增加而线性上升，场效应管导电沟 道畅通。漏源之间可视为一个线性电 阻RDS，这个电阻在UDS较小时，主要 由UGS决定，所以此时沟道电阻值近似 不变。而对于不同的栅源电压UGS，则 有不同的电阻值RDS，故称为可变电阻 区。
道最宽;靠近漏极端的电位
最高，且与栅极电位差最大，
因而耗尽层最宽，沟道最窄。
由图可知，UDS的主要作用
是形成漏极电流ID。
ppt课件
13
二、结型场效应管
3）UDS和UGS 共同作用的情况：
设漏源间加有电压UDS： 当UGS变化时，电流ID将随沟道电阻的变化而变化。 （1）当UGS=0时，沟道电阻最小，电流ID最大。
① 输出特性 iD f (v ) DS vGSconst. ②转移特性 iD f (v ) GS vDS const.
iD
IDSS (1
vGS )2 VP
(VP vGS 0)
夹断区
VP
ppt课件
21
二、结型场效应管
5.场效应管的主要参数
ppt课件
22
（5）MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。 （6）电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子， 再把电路板接上去。
1
－ 3 .4V
ppt课件
0
10
20
夹断区
UDS1/8V
（ 1 ） 可 变 电 阻 区 。 当 UGS 不 变 ， UDS由零逐渐增加且较小时，ID随UDS 的增加而线性上升，场效应管导电沟 道畅通。漏源之间可视为一个线性电 阻RDS，这个电阻在UDS较小时，主要 由UGS决定，所以此时沟道电阻值近似 不变。而对于不同的栅源电压UGS，则 有不同的电阻值RDS，故称为可变电阻 区。
道最宽;靠近漏极端的电位
最高，且与栅极电位差最大，
因而耗尽层最宽，沟道最窄。
由图可知，UDS的主要作用
是形成漏极电流ID。
ppt课件
13
二、结型场效应管
3）UDS和UGS 共同作用的情况：
设漏源间加有电压UDS： 当UGS变化时，电流ID将随沟道电阻的变化而变化。 （1）当UGS=0时，沟道电阻最小，电流ID最大。
① 输出特性 iD f (v ) DS vGSconst. ②转移特性 iD f (v ) GS vDS const.
iD
IDSS (1
vGS )2 VP
(VP vGS 0)
夹断区
VP
ppt课件
21
二、结型场效应管
5.场效应管的主要参数
ppt课件
22
场效应管的三种放大电路
和半导体三极管一样，场效应管的电路也有三种接法即共源极电路、
共漏极电路和共栅极电路。
1.共源极电路
共源极电路除有图16-13 所示的接法外，还可采用图16-14 所示的电路。
这种电路的栅偏压是由负电压UG经偏置电阻RG提供的。
该电路虽然简单.但R G不易取得过大.否则会在栅漏泄电流流过时产生较大的压降，使栅偏压发生变化.造成工作点的偏离。
共源极基本放大电路的主要参数，可由以下各式确定:
2. 共漏极电路(源极输出器)
共漏极电路如图16-15 所示。
该电路中除有源极电阻Rs提供的自偏压外，还有由R1和R2组成的分压器为栅极提供的固定栅偏压。
共漏极电路的输出与输入同相，可起到阻抗变换器的作用。
共漏极基本放大电路的主要参数可由以下各式确定:
3. 共栅极电路
共栅极电路如图16-16 所示。
偏置电路为自给偏置，当ID流经Rs 时产生压降ID·Rs，由于栅极接地，相当于源极电位比栅极高出一个ID·Rs值。
这种方法简单.栅极电压也会随信号自动调节，对工作点的稳定有好处C 该电路有良好的放大特性。
共栅极电路的输入电阻和输出电阻由下式确定:。
模电第10讲 场效应管及其放大电路
三、场效应管放大电路的动态分析
1. 场效应管的交流等效模型
与晶体管的h参数等效模型类比：
近似分析时可认 为其为无穷大！
iD gm uGS
U DS
根据iD的表达式或转移特性可求得gm。
i D 2 I DSS 1 uGS gm uGS U U GS(off) U GS(off)
U
DS
2 I
2 DSS
1 uGS U GS(off) U GS(off)
2
U DS
2 U GS(off)
2 U GS(off)
2 UGS(th)
I DSS iD
当小信号作用时，可以用来 I DQ近似id，所以
gm
I DSS I DQ
同理，对于增强型MOS管
gm
I DO I DQ
2. 基本共源放大电路的动态分析
• 例2.7.1 已知图中所示电路 VGG 6V VDD 12V Rd 3kΩ
VGS(th) 4V I DO 10mA
试估算电路的Q点
Au
Ro
解：（1）求Q：
VGS VGG 6V 2 U GSQ I DQ I DO 1 2.5mA U GS(th) UDSQ VDD I DQ Rd 4.5V
优点：输入电阻高、噪声系数低、温度稳定性好、 抗辐射能力强、便于集成化。缺点：放大能力差。
输入 输出 公共极
Au
gm Rd 大 倒相
Ri
Ro
共源 g
d
s
很大 大几千欧 几倍~几十倍
gm Rs 1 gm Rs 小同相
- 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)。
N型导电沟道 符号
PP型型区区
2019年?8?月?28符号中的箭头方向感谢表你示的观什看 么？
35
2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）
① VGS对沟道的控制作用
当VGS＜0时 PN结反偏 耗尽层加厚
沟道变窄。
VGS继续减小，沟道 继续变窄
当沟道夹断时，对应
的栅源电压VGS称为夹断 电压VP （ 或VGS(off) ）。
ID
转移特性曲线
UGS
VT 0
2019年8月28
感谢你的观看
20
ID 0
2019年8月28
输出特性曲线
感谢你的观看
UGS>0
UGS=0
UGS<0
U DS
21
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 FET的直流偏置及静态分析 直流偏置电路 静态工作点
5.2.2 FET放大电路的小信号模型分析法 FET小信号模型 动态指标分析 三种基本放大电路的性能比较
Vo gmVgsRd
则
AVm
gmRd 1 gmR
（3）输入电阻
Ri
Vi Ig
Vgs
(Vgs rgs Vgs
gmVgs )R
rgs (1 rgsgm )R
rgs
Ri Ri // [Rg3 ( Rg1 // Rg2 )] 通常 rgs (1 rgsgm )R [Rg3 (Rg1 // Rg2 )]
2019年8月28
线性放大区：饱和区，恒 流 区 ， FET 用 作 放 大 电 路 的工作区。
击穿区：栅源间的PN结发 V生P 雪崩击穿，管子不能正 感谢你的观看 常工作。
40
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
2. 转移特性 在一定的vDS下，vGS对iD的控制特性。
iD f (v ) GS vDS const. 实验表明i，D 在IVDPS≤S V(1GS≤vV0G范PS )围2 内，(即VP饱和vG区S 内 0，) 有：
CTGU
2019年8月28
感谢你的观看
1
5.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 5.2 MOSFET放大电路 5.3 结型场效应管(JFET) *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较
2019年8月28
感谢你的观看
2
掌握场效应管的直流偏置电路及分析；
场效应管放大器的微变等效电路分析 法。
对于N沟道的JFET，VP <0。
2019年8月28
感谢你的观看
36
2. 工作原理
② VDS对沟道的控制作用
当VGS=0时， VDS ID G、D间PN结的反向电
压增加，使靠近漏极处的 耗尽层加宽，沟道变窄， 从上至下呈楔形分布。
当VDS增加到使VGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预 夹断。
感谢你的观看
38
综上分析可知
• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。
• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因
此iG0，输入电阻很高。
• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 • 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，
iD趋于饱和。
# 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
此时VDS 夹断区延长
沟道电阻 ID基本不变
2019年8月28
感谢你的观看
37
2. 工作原理
③ VGS和VDS同时作用时
当VP <VGS<0 时， 导 电沟道更容易夹断， 对于同样的VDS ， ID的 值比VGS=0时的值要小。
在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VP
2019年8月28
耗尽型：当vGS＝0时，存在导电沟道，iD0。 增强型：当vGS＝0时，没有导电沟道，iD＝0。
2019年8月28
感谢你的观看
5
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1．结构
S G D 金属铝 D
两个N区
N
N
P
G
P型基底 SiO2绝缘层
导电沟道
2019S
6
SG D
③ 低频跨导gm：在vDS=常数时，iD的微变量和vGS的微变量之比。
gm
iD vGS
VDS
或
gm
2IDSS(1 VP
vGS VP
) （ 当VP
vGS
0时）
互导反映了栅源电压对漏极电流的控制能力。
④ 输出电阻rd：
2019年8月28
rd
vDS i VGS
CS： gm(Rd // RL )
CD：
1
gm(R // gm(R
RL ) // RL
)
CB：
( Rc // RL )
rbe
CG： gm(Rd // RL )
2019年8月28
感谢你的观看
32
3. 三种基本放大电路的性能比较
输入电阻：
BJT
CE： Rb // rbe
CC： Rb // rbe (1 )( Re // RL )
Vo gmVgs ( R // RL )
得
AVm
Vo Vi
gm(R // RL ) 1 gm(R // RL )
1
（3）输入电阻
R 2019年8月i 28 Rg3 ( Rg1 // Rg2 ) 感谢你的观看 30
例题
（4）输出电阻
由图有
IT Vgs
IR gmVgs VT
vGS VP
1
0 VT
2019年8月28
UGS
ID0是vGS=2VT时 的iD值。
感谢你的观看 18
4．参数 P210表5.1.1列出了MOSFET的主要参数。
2019年8月28
感谢你的观看
19
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向 电压才能夹断。
CB：
Re
//
1
rbe
输出电阻：
FET CS： Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
CD： Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
CG：
R // 1 gm
CE：
Rc
CS：
Rd
CC：Re
//
(
Rs
// Rb )
1
rbe
CD：
1 R //
gm
CB：
Rc
CG： Rd
2019年8月28
感谢你的观看
VT R
gmVgs
所以
Ro
VT IT
1
1 R
gm
R // 1 gm
2019年8月28
感谢你的观看
31
3. 三种基本放大电路的性能比较
组态对应关系： BJT
FET
CE
CS
CC
CD
CB
CG
电压增益：
BJT
FET
CE：
( Rc // RL )
rbe
CC：
(1 ) ( Re // RL ) rbe (1 )( Re // RL )
已知VP ，由
vGS = - iDR
VDS = VDD - ID (Rd + R )
iD
IDSS (1
vGS VP
)2
可解出Q点的VGS 、 ID 、 VDS
2019年8月28
感谢你的观看
24
5.2.2 FET放大电路的小信号模型分析法
1. FET小信号模型
（1）低频模型
2019年8月28
感谢你的观看
2019年8月28
感谢你的观看
3
场效应管分类：
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
2019年8月28
感谢你的观看
4
5.1 金属－氧化物－半导体 （MOS）场效应管
MOSFET简称MOS管，它有N沟道和P沟道之分， 其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种。
N
N
感应出电子 P
2019年8月28
感谢你的观看
VT称为开启电压 12
2019年8月28
VGS VDS S GD
VGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起
来，VGS越大此 电阻越小。
N
N
P
感谢你的观看 13
2019年8月28
VGS VDS S GD
当VDS不太大 时，导电沟
道在两个N区
间是均匀的。
N
N
P
感谢你的观看
当VDS较大 时，靠近D 区的导电沟 道变窄。
14
VGS VDS
VDS增加，VGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
S GD ID
N
N
P
夹断后，即 使VDS 继续 增加，ID仍
呈恒流特性。
2019年8月28
感谢你的观看
15
3．特性曲线（增强型N沟道MOS管）
2019年8月28
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
2019年8月28
感谢你的观看
7
SG D