第4章 场效应管及其放大电路
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场效应管及其基本放大电路
= V u TV （BR）GS 栅源间的最高反向击ds穿
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
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。
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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
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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4章 场效应管及其放大电路讲解
漏极电流 iD 随 uDS 几乎成正比地增大。
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
6/19/2019 12:06:17 AM
4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
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4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即
(完整版)第四章场效应管习题答案..
第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的.a 。
栅源电流b 。
栅源电压c 。
漏源电流d 。
漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a 。
关断b 。
进入恒流区c 。
进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________.a. 常数 b 。
不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4。
场效应管靠__________导电.a 。
一种载流子b 。
两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5。
增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零 b 。
小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零 c 。
等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型 c 。
结型 d 。
增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大,目的是__________。
a 。
设置合适的静态工作点b 。
减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数 d 。
提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器(共漏极放大器)的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g m b 。
源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10。
某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______.a 。
P 沟道结型管b 。
N 沟道结型管c 。
增强型PMOS 管d 。
耗尽型PMOS 管e 。
增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管解答：1。
b 2。
b 3.b ，c 4. a 5.b 6.a 7。
b,c 8。
d 9.c 10。
d4-2 已知题4—2图所示中各场效应管工作在恒流区,请将管子类型、电源V DD 的极性（+、—)、u GS 的极性（>0，≥0，〈0,≤0，任意）分别填写在表格中。
第四章场效应管放大电路
一、N沟道MOS管的直流参数 (1).开启电压VT:
N沟道MOS管，在VGS＜VT时，不能形成导电 沟道，管子处于截止状态；只有当VGS≥VT时，才有沟 道形成。 VT——开启电压。
这种在VGS=0时没有沟道，只有VGS≥VT时才能 形成感生导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
第四章 场效应管放大电路
→形成由栅极指向P型
衬底的纵向电场
+
→将靠近栅极下方的空 穴向下排斥
-
→形成耗尽层。
第四章 场效应管放大电路
现假设vDS=0V，在s、g间加一电压vGS＞0V 当vGS增大时→耗尽层增宽，并且该大电场会 把衬底的自由电子吸引到
耗尽层与绝缘层之间，形
成一N型薄层，构成漏-源 之间的导电沟道，称为反
N沟道耗尽型 MOS管 与 N沟 道 增 强型MOS管基本相 似。
区别：耗尽型
MOS 管 在 vGS=0 时 ，漏－源极间已有 导电沟道产生；
增强型MOS管要
在vGS≥VT时才出现 导电沟道。
5.1.5
第四章 场效应管放大电路
N沟道耗尽型MOSFET 在栅极下方的SiO2 层中掺入了大量的金 属正离子。所以当 vGS=0 时 ， 这 些 正 离 子 已经感应出反型层， 形成了沟道。
夹断区
VT
2VT
第四章 场效应管放大电路
①截止区: vGS<vT
无导电沟道,iD=0,管子处于截止区.
②可变电阻区: vDS< vGS-vT
iD
K n [2(GS
T
)DS
2 DS
]
Kn
nCox
2
(W L
)
单位：mA V 2
N沟道MOS管，在VGS＜VT时，不能形成导电 沟道，管子处于截止状态；只有当VGS≥VT时，才有沟 道形成。 VT——开启电压。
这种在VGS=0时没有沟道，只有VGS≥VT时才能 形成感生导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
第四章 场效应管放大电路
→形成由栅极指向P型
衬底的纵向电场
+
→将靠近栅极下方的空 穴向下排斥
-
→形成耗尽层。
第四章 场效应管放大电路
现假设vDS=0V，在s、g间加一电压vGS＞0V 当vGS增大时→耗尽层增宽，并且该大电场会 把衬底的自由电子吸引到
耗尽层与绝缘层之间，形
成一N型薄层，构成漏-源 之间的导电沟道，称为反
N沟道耗尽型 MOS管 与 N沟 道 增 强型MOS管基本相 似。
区别：耗尽型
MOS 管 在 vGS=0 时 ，漏－源极间已有 导电沟道产生；
增强型MOS管要
在vGS≥VT时才出现 导电沟道。
5.1.5
第四章 场效应管放大电路
N沟道耗尽型MOSFET 在栅极下方的SiO2 层中掺入了大量的金 属正离子。所以当 vGS=0 时 ， 这 些 正 离 子 已经感应出反型层， 形成了沟道。
夹断区
VT
2VT
第四章 场效应管放大电路
①截止区: vGS<vT
无导电沟道,iD=0,管子处于截止区.
②可变电阻区: vDS< vGS-vT
iD
K n [2(GS
T
)DS
2 DS
]
Kn
nCox
2
(W L
)
单位：mA V 2
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。
第四章_MOSFET及其放大电路
GSQ
)则
TN
i K V V K V V v D
(
)2 2
n
GSQ
TN
(
)
n
GSQ
TN
gs
=IDQ
i K V V v 2 d
(
)
n
GSQ
TN
gs
g 2K V V 令
(
)
m
n
GSQ
TN
则
i g v d
m gs
跨导也可以通过求微分得到:
g i
2K V V m
D
vV
const
GS
GS Q
vGS
VGG
S
•在栅极和衬底之间施加的电压VGB>0，
形成自上而下的电场，该电场随电压的增
N+
大而加强。
G
D
N+ N型沟道
• 在电场的作用下， P区中的多子（空穴） 向衬底下部移动，少子（电子）被吸引到 G极并在sio2表面积累。
P型衬底
B
•若增大VGS ，则电子积累得越多，直到感应的电子能在漏极和源极
之间形成可测电流（即VGS增加到足够大），此时N型导电沟道形成，
U GQ
U AQ
Rg1 Rg1 Rg2
VDD
USQ I DQ Rs
IDQ Kn (UGSQ UTN )2
U DSQ VDD I DQ (Rd Rs )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？
二、场效应管工作状态分析
[分析指南] MOSFET电路的直流分析
求VGS，VGS>VTN?
是
否
假设工作在放大区 ID=Kn(VGS-VTN)2
04第四章、场效应管放大电路例题解析-单元检测200310
例题解析
• • • 例．分析共源放大电路 解：1.静态分析 对于耗尽型场效应管，当工作在饱和区时， 其漏极电流和漏源间电压由下式近似决定
• 又 ＶGS=ＩD．Ｒs 将上两式联立，求得ＩD和ＶGS，则 ＶGS=ＶDD-ＩD(Ｒd+Ｒs) 2.动态分析 （1）画出微变等效电路 （2）电压放大倍数 Ａv=-ｇm(Ｒd//ＲL)，式中符号表示输出电压与输入电压反相。由于一般场效 应管的跨导只有几个毫西，故场效应管放大电路的放大倍数通常比三极管放大电 路的要小。 （3）输入电阻 Ｒi=Ｒg （4）输出电阻 Ｒo=Ｒd 由上述分析可知，共源级放大电路的输出电压与输入电压反相，输入电阻高， 输出电阻主要由漏极负载电阻决定。Fra bibliotek• •
•
4、两级放大电路如图所示，已知T1管的gm，T2 管的rbe、β （1）画出微变等效电路； （2）求放大电路的中频电压放大倍数Av的表达式 及Ri、Ro的表达式。 （答案）
2
•
5、电路如图，已知:T1管ｇm=0.8mA/V,T2管 ｒbe=1.2k ，β=100；C1、C2、C3、Cs交流 短路。 （1）画出小信号等效电路。 （2）求Ri、Ro及Av。（答案与提示）
•
6、场效应管自举电路如图，已知ＶDD=+20V， Rg=51M ,Rg1=200k ，Rg2=200k ，Rs=22k ,ｇ m=1mA/V，自举电容C很大，可以认为交流短路。 求:（1）无自举电路的输入电阻Ri。 （2）有自举电路的输入电阻Ri。 （3）说明自举的作用。
•
7、（提高题）图所示电路中，仅当源极电阻 R2增大时，放大电路的电压放大倍数|Av|如 何变化？（答案与提示）
1
• • •
• • •
单元检测
• • • 例．分析共源放大电路 解：1.静态分析 对于耗尽型场效应管，当工作在饱和区时， 其漏极电流和漏源间电压由下式近似决定
• 又 ＶGS=ＩD．Ｒs 将上两式联立，求得ＩD和ＶGS，则 ＶGS=ＶDD-ＩD(Ｒd+Ｒs) 2.动态分析 （1）画出微变等效电路 （2）电压放大倍数 Ａv=-ｇm(Ｒd//ＲL)，式中符号表示输出电压与输入电压反相。由于一般场效 应管的跨导只有几个毫西，故场效应管放大电路的放大倍数通常比三极管放大电 路的要小。 （3）输入电阻 Ｒi=Ｒg （4）输出电阻 Ｒo=Ｒd 由上述分析可知，共源级放大电路的输出电压与输入电压反相，输入电阻高， 输出电阻主要由漏极负载电阻决定。Fra bibliotek• •
•
4、两级放大电路如图所示，已知T1管的gm，T2 管的rbe、β （1）画出微变等效电路； （2）求放大电路的中频电压放大倍数Av的表达式 及Ri、Ro的表达式。 （答案）
2
•
5、电路如图，已知:T1管ｇm=0.8mA/V,T2管 ｒbe=1.2k ，β=100；C1、C2、C3、Cs交流 短路。 （1）画出小信号等效电路。 （2）求Ri、Ro及Av。（答案与提示）
•
6、场效应管自举电路如图，已知ＶDD=+20V， Rg=51M ,Rg1=200k ，Rg2=200k ，Rs=22k ,ｇ m=1mA/V，自举电容C很大，可以认为交流短路。 求:（1）无自举电路的输入电阻Ri。 （2）有自举电路的输入电阻Ri。 （3）说明自举的作用。
•
7、（提高题）图所示电路中，仅当源极电阻 R2增大时，放大电路的电压放大倍数|Av|如 何变化？（答案与提示）
1
• • •
• • •
单元检测
第四章：场效应管及放大电路讲解
iD
vGS 0 VT
(1-34)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
0
v DS
(1-35)
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
模拟电子
耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道， 加反向电压才能夹断。
iD
转移特性曲线
vGS VT 0
(1-36)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
vGS=0
vGS<0
P NN
P沟道结型场效应管 D
G
S源极
S
(1-6)
模拟电子
（2）工作原理（以P沟道为例） VDS=0时
PN结反偏，
VGS越大则耗
D
尽区越宽，导 电沟道越窄。G
P
VDS
NN
VGS S
(1-7)
VGS越大耗尽区越 宽，沟道越窄， 电阻越大。
G
但 尽区当宽VG度S较有V小限DS时=，0，时模存耗拟电子 在导电沟道。DS间 D 相当于线性电阻。
Vgs
-
gmVgs
s
+
Rg2
R RL Vo -
(1-56)
中频电压增益
模拟电子
Vo gmVgs (R // RL )
Vgs Vi Vo
Vo gm (Vi Vo )( R // RL )
A Vm
Vo Vi
gm (R // RL ) 1 gm (R // RL )
Rg2 47k
Rg1 2M
Rd 30k
d
g
Rg3
s
10M
R
2k
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G + Rg
D
d I
R g1
C1
RD
VT
+
+
− g mU gs
C2
+
Rs + Us −
+ U i − R g2
ID
+
+
i U
R g1 − R g2
+
rd
Rd
RL
o U
−
Rg
R
RL
U o −
S
CS
Ri = Rg +
R g1 R g2 R g1 + R g2
(3) 输出电阻 根据输出电阻的定义，令源电压等于0，负载电阻开 路，并在输出端加一个测试电源，可得求输出电阻的微变 等效电路。此时受控源相当开路。
2单极性晶体管 5热稳定性好 噪声低
N沟道耗尽型 P沟道耗尽型 N沟道 增强型 P沟道 N沟道 耗尽型 P沟道
绝缘栅场效应晶体管
4.2 场效应管 一、结型场效应管（ N沟道）
结构示意图 漏极 符号
栅极 导电 沟道
源极
三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体 管的e、b、c；
uDS=0，uGS对导电沟道宽度的控制作用
可变电阻区
预夹断
恒流区
3. 特性曲线 (1) 输出特性曲线
iD = f (uDS ) U GS =常量
(2) 转移特性曲线
iD = f (uGS ) U DS =常量
i D / mA 4 3 2 1 O a 2 b 4 5 6 u GS /V c d U DS=10V
在恒流区时，有
uGS iD = I DO ( − 1) 2 U GS(th)
)2
一般应使UGS<0。
U DSQ = VDD − I DQ ( Rd + R )
增强型绝缘栅场效应管放大电路
VDD
R g1
VT
U GSQ = U G − U S =
VDD Rg2 Rg1 + Rg2
− I DQ R
Rd
+
C2
C1
+ U i −
+
+
I DQ = I DO (
U GSQ U GS(th)
2. 特性曲线 (1) 输出特性曲线
iD = f (uDS ) U GS =常量
iD / mA
(2) 转移特性曲线
iD = f (uGS ) U DS =常量
可变 电阻区
U GS
1V
恒流区
I DSS
3
2
U GS=0V
U GS U GS 1V 4V
1
O 5 10
截止区
u DS /V
15
20
在恒流区时，有
−
这个模型仅适用于低频段和中频段。
共源基本放大电路的动态分析
VDD R g1 C1 Rd C2
I i Rs
g + +
d
VT
RL uo
I o +
Rs us
ui R g2 − R
Cs
R + U i g1 U S − −
Rg2
U gs
g mU gs
Rd U o
−
RL
− s
(1) 电压放大倍数
−6
−4
−2
0
uGS/V
N沟道 耗尽型MOSFET
P沟道 耗尽型MOSFET
三、场效应管参数
场效应晶体管的参数分为直流参数、交流参数和极限 参数三类： 1. 直流参数 ① 开启电压UGS(th) (或UT)----开启电压是增强型MOS管的参 数，栅源电压小于开启电压的绝对值，场效应管不导通。 ② 夹断电压UGS(off) (或UP)----夹断电压是耗尽型场效应管的 参数，当UGS=UGS(off) 时，漏极电流为零。 ③ 饱和漏极电流IDSS----耗尽型或结型场效应管, 当UGS=0V 时所对应的漏极电流。 ④ 输入电阻RGS----场效应管栅源之间的电阻，对于结型场 效管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘栅型场效应管， RGS约是109～1015Ω。
′ U Ro = o = Rd ′ I o
I i
Rs g d
′ I o
g mU gs
Rd U ′ o RL
U s
Rg1 Rg2 U i
U gs
s
【4-2】两个场效应管的转移特性曲线分别如图所示，分别确定这 两个场效应管的类型，并求其主要参数（开启电压或夹断电压， 低频跨导）。测试时电流iD的参考方向为从漏极D到源极S。
uGS>0，较小 出现反型层，但不 足以形成导电沟道
uGS>UGS(th) uGS增加，反型层变厚变 长，形成N型导电沟道。
uGS>UGS(th)，uDS对iD的影响
uGD=uGS-uDS>UGS(th)
iD随uDS的增大而增大
uGD=UGS(th)
漏极处出现夹断区
uGD<UGS(th)
uGS的增大几乎全部 用来克服夹断区的电阻, iD仅受控于uGS。
第四章 场效应管及其基本放大电路
4.1 引言 4.2 场效应管 4.3 场效应管基本放大电路
4.1 引言
场效应管(FET)是利用输入回路的电场效应来控制输出回 路电流的一种半导体器件，属于电压控制型器件。
特点 1 电压控制电流源器件（VCCS) 3 输入电阻高 4 体积小 耗电省 易于集成 分类 结型场效应晶体管
2. 交流参数 ⑤ 低频跨导gm ----低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作 用。gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子) 耗尽型场效应管
∂i gm = D ∂uGS
U DS = const
2I u = − DSS (1 − GS ) U GS(off) U GS(off)
2 I DSS ⋅ I D gm = − U GS ( off )
预夹断条件，uGD＝UGS(off)
恒流区 iD仅决 定于uGS
gs电压控制ds 的等效电阻
截止区 uGS<UGS(off)
特性曲线
(2) 转移特性曲线
iD = f (uGS ) U DS =常量
漏极饱 和电流
I DSS
转移特性描述uGS 对iD的控制作用。 在恒流区时，有
夹断 电压
uGS(off)
uGS 2 iD = I DSS (1 − ) U GS(off)
N沟道 JFET
N沟道 增强型MOSFET
N沟道 耗尽型MOSFET
场效应管的符号和特性曲线对比
N沟道 JFET
P沟道 JFET
N沟道 增强型MOSFET
UDS = -10V
P沟道 增强型MOSFET
iD / mA 4 3 2 1
+
Uo
_
+ Ui _
R R Sd
VT
d
_
_
_
(a) 共源组态
(b) 共漏组态 场效应放大电路的三种组态
(c) 共栅组态
场效应管放大电路设置偏置的原则：
⎧ ⎧ N沟道(uGS＜0，uDS＞0) ⎪结型⎨ ⎩P沟道(uGS＞0，uDS＜0) ⎪ ⎪ ⎧ ⎧ N沟道(uGS＞0，uDS＞0) ⎪ 场效应管⎨ ⎪增强型⎨ ⎩P沟道(uGS＜0，uDS＜0) ⎪ ⎪ ⎪绝缘栅型⎨ ⎧ N沟道(uGS极性任意，uDS＞0) ⎪ ⎪ 耗尽型⎨ ⎪ ⎪ ⎩P沟道(uGS极性任意，uDS＜0) ⎩ ⎩
一 场效应管共源基本放大电路
分压偏置电路 由于没有栅流，栅极电位仅由Rg1和Rg2分压确定，分压 偏置既可得到正偏压又可得到负偏压，适合任何类型的场效 应管放大电路。
VDD R g1 C1 Rd C2 R g1 C1 RL ui R g2 − R Cs uo Rd C2 VDD
VT
VT
RL uo
Rs us
uGD＝UGS（off） 漏极处出现夹断 区，发生预夹断。
uGD<UGS（off） 夹断区向源极方向延 长，uDS的增大几乎全部 用于克服夹断区电阻。 iD几乎不变，几乎仅 仅决定于uGS。
可变电阻区
பைடு நூலகம்
预夹断
恒流区
场效应管工作在恒流区的条件是什么？
特性曲线
(1) 输出特性曲线
iD = f (uDS ) U GS =常量
双极型晶体管和场效应管的比较
4.3 场效应管基本放大电路
场效应管有三种不同的组态(或称为三种接法)： 共源极组态，与共发射极组态对应； 共漏极组态，与共集电极组态对应； 共栅极组态，与共基极组态对应。
VT d
+ Ui _ g s Rd RL +
Uo
g VT s + RL
Uo
+
Ui
s
d g Rd RL
夹断 电压
uGS(off)
gm =
2 I DSS ⋅ I D U GS( off )
二、绝缘栅型场效应管
N沟道增强型管
金属铝
高掺杂
衬底 SiO2绝缘层
耗尽层
(1) uDS = 0，uGS对导电沟道的控制作用
大到一定 值才开启
衬底 耗尽层
空穴
反型层
uGS=0 相当于两个背靠背 的PN结，没有导电 沟道
Rs us
ui R g2 − R
Cs
N沟道结型场效应管分压偏置电路 N沟道增强型绝缘栅场效应管分压偏置电路 场效应管共源分压偏置电路
静态分析
UG =
Rg1 Rg1 + Rg2