《华中科技大学》模拟电子技术课件 第05章 场效应管放大电路
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华中科技大学模拟电子技术课件
半导体二极管
1. 半导体二极管的结构和符号 (2) 面接触型二极管
PN结面积大，一般用于 工频、大电流整流电路。
（a）面接触型 （b）集成电路中的平面型
（c）代表符号
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
半导体二极管
1. 半导体二极管的结构和符号 2. 二极管的伏安特性 i IS (e
u / UT
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《模拟电子技术》
半导体二极管
1. 半导体二极管的结构和符号 在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。 二极管按结构分有点接触型、面接触型两大类。 (1) 点接触型二极管
PN结面积小，结电 容小，用于检波和 变频等高频电路。
点接触型二极管结构示意图
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
• 低电阻 • 大的正向扩散电流
2. PN结外加反向电压
• 高电阻 • 很小的反向漂移电流
由此可以得出结论： PN结具有单向导电性。
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
PN结的单向导电性
PN结的伏安特性
3. PN结的击穿
PN结的反向电压增加到一定数值 时，反向电流突然快速增加，此 现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿 电击穿——可逆 齐纳击穿
充填空穴来实现的。 华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
1.1 半导体基础知识
• 半导体材料 硅Si和锗Ge • 半导体的共价键结构 • 本征半导体 • 杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。
掺入的杂质主要是三价或五价元素。 掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。
(3) 结电容CJ
最新华中科技 模拟电子技术课件完美版 5.2 MOSFET放大电路
Rg2 VDD = 40 × 5V = 2V = Rg1 + Rg2 60 + 40
Rg2 Rg1 g s Rd d iD B T VDD
假设工作在饱和区
I DQ = K n (VGS − VT ) 2 = (0.2)( 2 − 1) 2 mA = 0.2mA
VDSQ = VDD − I D Rd = [5 − (0.2)(15)]V = 2V
VDD Rd Rg1 Cb1 ＋ ＋ vi － s Rg2
Rg2 VDD Rd
5.2.1 MOSFET放大电路
Cb2 ＋ iD B T vo
Rg1 g
d g
d
iD B T
s
共源极放大电路
直流通路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （1）简单的共源极放大电路（N沟道）
Rg1 g s Rg2 Rd d iD B T
g ＋ Rs vi ＋ vs － － Ri Ro ＋ vgs － Rg1‖Rg2 R － gmvgs d id ＋
vs ＋ － Rg1 Cb1 ＋ ＋ Rs vi － Rg2 g
Rd d iD B s R
VDD Cb2 ＋ vo T
－VSS
Rd
vo
g m = 2K n (VGSQ − VT ) = 2 × 0.5 × ( 2 − 1)mA / V = 1mA / V
Cb1 ＋ ＋ Rs
2
Rg1 g
d
− [ I D R − VSS ]
饱和区
I D = K n (VGS − VT )
vs ＋ －
vi －
VDS = 2VDD − I D ( Rd + R)
Rg2 Rg1 g s Rd d iD B T VDD
假设工作在饱和区
I DQ = K n (VGS − VT ) 2 = (0.2)( 2 − 1) 2 mA = 0.2mA
VDSQ = VDD − I D Rd = [5 − (0.2)(15)]V = 2V
VDD Rd Rg1 Cb1 ＋ ＋ vi － s Rg2
Rg2 VDD Rd
5.2.1 MOSFET放大电路
Cb2 ＋ iD B T vo
Rg1 g
d g
d
iD B T
s
共源极放大电路
直流通路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （1）简单的共源极放大电路（N沟道）
Rg1 g s Rg2 Rd d iD B T
g ＋ Rs vi ＋ vs － － Ri Ro ＋ vgs － Rg1‖Rg2 R － gmvgs d id ＋
vs ＋ － Rg1 Cb1 ＋ ＋ Rs vi － Rg2 g
Rd d iD B s R
VDD Cb2 ＋ vo T
－VSS
Rd
vo
g m = 2K n (VGSQ − VT ) = 2 × 0.5 × ( 2 − 1)mA / V = 1mA / V
Cb1 ＋ ＋ Rs
2
Rg1 g
d
− [ I D R − VSS ]
饱和区
I D = K n (VGS − VT )
vs ＋ －
vi －
VDS = 2VDD − I D ( Rd + R)
模拟电子技术第五章场效应管及其放大电路
3而、增转大移(z特ēn性ɡ (dtàè)x。ìng)与漏极特性(tèxìng)间的关系
①在漏极特性(tèxìng)上,对应某一vDS,作一垂直线； ②该垂线与各漏极特性(tèxìng)相交得到一组交点； ③由各交点所对应的vGS 和iD值可画出对应的转移特性(tèxìng)。
第十一页，共54页。
第十二页，共54页。
注意：通过判断VDS是否大 于VGS-VT，来确定 (quèdìng)管子工作在饱和区 还是可变电阻区。 当VGS<VT，管子截止。
例题: 电路如图所示，设Rg1=60kΩ，Rg2=40kΩ，Rd=15kΩ，
VDD=5V，VT=1V，Kn=0.2mA/V2。试计算电路的静态漏极电流 (diànliú)IDQ和漏源电压VDSQ。
例题: 电路如图所示，由电流(diànliú)源提供偏置（可由其
它MOS管构成）。设NMOS管的参数为Kn=160μA/V2， VT=1V， VDD=VSS=5V，IDQ=0.25mA， VDQ=2.5V。试求电路参数。
静态(jìngtài)时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝ I
vGS VT
12
vGS VT , vDS vGS VT
第十六页，共54页。
5.1.4 沟道长度调制(tiáozhì)效应
iD Kn
vGS VT
2
KnVT2
vGS VT
2 1
I DO
vGS VT
2 1
iD Kn vGS VT 2 1 vDS
I
DO
vGS VT
12 1 vDS
1. 输出特性
iD f vDS |vGS 常数
vGD= vGS-vDS=VT
可变电阻区(resistive region) —— 饱和区
①在漏极特性(tèxìng)上,对应某一vDS,作一垂直线； ②该垂线与各漏极特性(tèxìng)相交得到一组交点； ③由各交点所对应的vGS 和iD值可画出对应的转移特性(tèxìng)。
第十一页，共54页。
第十二页，共54页。
注意：通过判断VDS是否大 于VGS-VT，来确定 (quèdìng)管子工作在饱和区 还是可变电阻区。 当VGS<VT，管子截止。
例题: 电路如图所示，设Rg1=60kΩ，Rg2=40kΩ，Rd=15kΩ，
VDD=5V，VT=1V，Kn=0.2mA/V2。试计算电路的静态漏极电流 (diànliú)IDQ和漏源电压VDSQ。
例题: 电路如图所示，由电流(diànliú)源提供偏置（可由其
它MOS管构成）。设NMOS管的参数为Kn=160μA/V2， VT=1V， VDD=VSS=5V，IDQ=0.25mA， VDQ=2.5V。试求电路参数。
静态(jìngtài)时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝ I
vGS VT
12
vGS VT , vDS vGS VT
第十六页，共54页。
5.1.4 沟道长度调制(tiáozhì)效应
iD Kn
vGS VT
2
KnVT2
vGS VT
2 1
I DO
vGS VT
2 1
iD Kn vGS VT 2 1 vDS
I
DO
vGS VT
12 1 vDS
1. 输出特性
iD f vDS |vGS 常数
vGD= vGS-vDS=VT
可变电阻区(resistive region) —— 饱和区
电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
1. 最大漏极电流IDM
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0
华科模电--CH05-2 MOSFET放大电路
6
设Rd=15k，VZ=3V, VDD=5V， VT=1V，Kn=0.2mA/V2, 求静态工作点 （1） Rg1=60k，Rg2=40k , （2） Rg1=45k，Rg2=5k , （3） Rg1=70k，Rg2=30k , （4） Rg1=30k，Rg2=30k , 解：（1）先求VGS：
5.2 MOSFET放大电路
组成原则：
(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流
区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。
分析方法：
静态分析： 估算法、图解法。 动态分析： 图解法、微变等效电路法。
1
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
16
3. 小信号模型分析
（2）放大电路分析（例5.2.5）
vo g m vgs Rd
取id所在回路 取vgs所在回路
vi vgs ( g m vgs )R vgs (1 g m R)
Av g R vo m d vi 1 gm R
Ri Rg1 // Rg2
Ro Rd
3M
RC
10k
(+24V)
+VCC
C3 10k RL CE2 CE1 RE1 10k
VS
Vi
R2 1M
RE2 R4 8k 43k
Vo
后级:晶体管 前级:场效应管 共射极放大器 共源极放大器 求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。
23
（1）估算各级静态工作点:
（2）动态分析: 微变等效电路 g RS R1
28
end
I D Kn (VGS VT )2
VDS VDD I D Rd
设Rd=15k，VZ=3V, VDD=5V， VT=1V，Kn=0.2mA/V2, 求静态工作点 （1） Rg1=60k，Rg2=40k , （2） Rg1=45k，Rg2=5k , （3） Rg1=70k，Rg2=30k , （4） Rg1=30k，Rg2=30k , 解：（1）先求VGS：
5.2 MOSFET放大电路
组成原则：
(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流
区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。
分析方法：
静态分析： 估算法、图解法。 动态分析： 图解法、微变等效电路法。
1
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
16
3. 小信号模型分析
（2）放大电路分析（例5.2.5）
vo g m vgs Rd
取id所在回路 取vgs所在回路
vi vgs ( g m vgs )R vgs (1 g m R)
Av g R vo m d vi 1 gm R
Ri Rg1 // Rg2
Ro Rd
3M
RC
10k
(+24V)
+VCC
C3 10k RL CE2 CE1 RE1 10k
VS
Vi
R2 1M
RE2 R4 8k 43k
Vo
后级:晶体管 前级:场效应管 共射极放大器 共源极放大器 求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。
23
（1）估算各级静态工作点:
（2）动态分析: 微变等效电路 g RS R1
28
end
I D Kn (VGS VT )2
VDS VDD I D Rd
最新华中科技 模拟电子技术课件完美版5.5 各种放大器件电路性能比较
5.5 各种放大器件电路性能比较
组态对应关系： BJT CE CC CB BJT CE：
−
电压增益：
FET CS CD CG FET CS： − g m ( rds // Rd // RL )
g m ( rds // R // RL ) CD： 1 + g m ( rds // R // RL )
β ⋅ ( Rc // RL )
& & & V V V o o i & AVsM = = ⋅ & & V & V V s s i
Ri ≈ Rg = 5 MΩ
Ro ≈ Rc = 20 kΩ
=
Ri & ⋅A VM Rs + R i
由于 Rg >> Rs
则
& ≈A VM = −128.6
end
1 gm
CC： Rb // [rbe + (1 + β )( Re // RL )] rbe R // CB： e 1+ β 输出电阻： CE： Rc
CS： rds // Rd
1 CD： rds // R // gm
( Rs // Rb ) + rbe CC：Re // 1+ β Rc CB：
CG： rds // Rd
＋ Rs . ＋ Vs － . Vi
g ＋ . gm1Vgs . Vgs － s R2 －
d
e . β Ib rbe . Ib ห้องสมุดไป่ตู้c
c ＋ . Vo
Rg
& R ≈ −g V & R & = − βI V b c m gs c o
－ b
组态对应关系： BJT CE CC CB BJT CE：
−
电压增益：
FET CS CD CG FET CS： − g m ( rds // Rd // RL )
g m ( rds // R // RL ) CD： 1 + g m ( rds // R // RL )
β ⋅ ( Rc // RL )
& & & V V V o o i & AVsM = = ⋅ & & V & V V s s i
Ri ≈ Rg = 5 MΩ
Ro ≈ Rc = 20 kΩ
=
Ri & ⋅A VM Rs + R i
由于 Rg >> Rs
则
& ≈A VM = −128.6
end
1 gm
CC： Rb // [rbe + (1 + β )( Re // RL )] rbe R // CB： e 1+ β 输出电阻： CE： Rc
CS： rds // Rd
1 CD： rds // R // gm
( Rs // Rb ) + rbe CC：Re // 1+ β Rc CB：
CG： rds // Rd
＋ Rs . ＋ Vs － . Vi
g ＋ . gm1Vgs . Vgs － s R2 －
d
e . β Ib rbe . Ib ห้องสมุดไป่ตู้c
c ＋ . Vo
Rg
& R ≈ −g V & R & = − βI V b c m gs c o
－ b
华中科技大学模拟电子技术课件
《模拟电子技术》
2.3 放大电路的分析方法
三、静态工作点稳定电路
例：放大电路如图，已知三极管β =50，UBEQ=0.7V。 （1）估算放大电路的静态工作点。 （2）估算放大电路的Au、ri、ro。 R 解：(1) U BQ 1 U CC 4V
I CQ
R1 R2 U BQ U BEQ I EQ 1mA Re
2、图解法
分析非线性失真 分析最大不失真输出电压Uom
Uom
静态工作点设在 交流负载线的中点 华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
2.3 放大电路的分析方法
二、放大电路的动态分析
3、解析法
Uo 电压放大倍数 Au U i Ui 输入电阻 Ri I
i
输出电阻
Uo Ro (U S 0, RL ) Io
采用该方法分析静态工作点，必须已知 三极管的输入输出特性曲线。
华中科技大学文华学院
《模拟电子技术》
2.3 放大电路的分析方法
列输出回路方程（直流负载线）
列输入回路方程
uBE U CC iB Rb
UCE=UCC－iCRc
在输入特性曲线上，作出直线 uBE =UU CC RB，与IBQ曲线 在输出特性曲线上，作出直流负载线 UCE CC－iC i c Rb ，两线
Vo ( j ) 其中：AV ( ) 称为幅频响应 ( j ) Vi
( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应
衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
其 中 ： f H — —上限频率
f L — —下限频率
通频带：f BW f H f L
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《华中科技大学》模拟电子技术课件_模电复习大纲 ppt课件
如，Vc
、
e
I
等。
b
PPT课件
2
第一章 绪论
电压放大模型
1. 输入电阻
Ri
Vi Ii
+ Vs
–
Rs + Vi –
Ro
+
+
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
反应了放大电Biblioteka 从信号源吸取信号幅值的大小。输入电压信号， Ri 越大，Vi 越大。 输入电流信号， Ri 越小， Ii 越大。
IT
外 加 测 试 信 号VT
Ro
Vo Vo
RL
RL
Ro
VT IT
Vs 0
+ Vs=0
–
PPT课件
放大电路
IT
+ VT
–
Ro
4
3、频率响应
上、下限频率；带宽
频率失真（线性失真） 幅度失真
非正弦信号 相位失真
非线性失真
饱和失真 正弦信号
截止失真
20lg|AV|/dB
60
3dB
40 带宽
20
0
2
20 2 102 2 103 2 104 f/Hz
PPT课件
7
4、熟练掌握PN结
形成——由于浓度差，而出现扩散运动，在中间形成空 间电荷区（耗尽层），又由于空间电荷区的内电场作用，存 在漂移运动，达到动态平衡。 单向导电性 ——
不外加电压，扩散运动=漂移运动，iD=0 加正向电压（耗尽层变窄），扩散运动＞漂移运动形成iD 加反向电压（耗尽层变宽），扩散运动为0，只有很小的
其增加、减小的值均与反馈深度（1+AF）有关
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假设工作在饱和区
I DQ K n (VGS VT ) 2 (0.2) ( 2 1) 2 mA 0.2mA
VDSQ VDD I D Rd (5 0.2 15)V 2V
满足 VDS (VGS VT )
假设成立，结果即为所求。
5.2.1 MOSFET放大电路
需要验证是否满足 VDS (VGS VT )
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 静态时，vI＝0，VG ＝0，ID ＝I
I D K n (VGS VT ) 2 （饱和区）
VS ＝ VG － VGS
电流源偏置
5.2.1 MOSFET放大电路
2. 图解分析
其中
Kn Kn 2
W μn C ox W L 2 L
n ：反型层中电子迁移率
Cox ：栅极（与衬底间）氧 化层单位面积电容
K n μnCox 本征电导因子
Kn为电导常数，单位：mA/V2
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ③ 饱和区
本小节不作教学要求，有兴趣者自学
end
5.3 结型场效应管
5.3.1 JFET的结构和工作原理
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
5.3.3 JFET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
1. 结构
# 符号中的箭头方向表示什么？
2. 工作原理
当vGS＜0时
（以N沟道JFET为例）
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 预夹断后，vDS 夹断区延长 沟道电阻 iD基本不变
2. 工作原理 （3） vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时
给定一个vGS ，就有一条不 同的 iD – vDS 曲线。
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
0时
高频小信号模型
3. 小信号模型分析 （2）放大电路分析（例5.2.5） 解：例5.2.2的直流分析已 求得：I DQ 0.5mA VGSQ 2V
VDSQ 4.75V
s
gm 2 K n (VGSQ VT ) 2 0.5 ( 2 1)mS 1mS
3. 小信号模型分析 （2）放大电路分析（例5.2.5）
（恒流区又称放大区）
vGS >VT ，且vDS≥（vGS－VT）
V-I 特性：
iD K n ( vGS VT ) 2
vGS I DO ( 1) 2 VT
2 I DO K nVT 是vGS＝2VT时的iD
2 vGS K nVT ( VT
1) 2
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （2）转移特性
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。
由于vDS较小，可近似为
iD 2Kn ( vGS VT ) vDS
rdso
dvDS di D
vGS 常数
1 2K n ( vGS VT )
rdso是一个受vGS控制的可变电阻
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ② 可变电阻区
iD 2Kn ( vGS VT ) vDS 1 rdso 2K n ( vGS VT )
L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构（N沟道）
剖面图
符号
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
2. 工作原理 （1）vGS对沟道的控制作用
当vGS≤0时 无导电沟道， d、s间加电压时，也 无电流产生。 当0<vGS <VT 时 产生电场，但未形成导电沟道（感生沟 道），d、s间加电压后，没有电流产生。 当vGS≥VT 时 在电场作用下产生导电沟道，d、s间加 电压后，将有电流产生。
I D K n (VGS VT ) 2
VDS VDD I D Rd
再假设工作在可变电阻区
验证是否满足 VDS (VGS VT ) 如果不满足，则说明假设错误
即 VDS (VGS VT )
I D 2Kn ( vGS VT ) vDS VDS VDD I D Rd
vo g m vgs Rd
vi vgs ( g m vgs ) R vgs (1 g m R)
g m Rd vo Av vi 1 gm R
s
Ri Rg1 || Rg2
Ro Rd
vo vo v i Ri Avs Av vs v i vs Ri Rs
i gm D vGS
( vGS VT )
iD Kn
VDS
[ K n ( vGS VT )]2 vGS
VDS
2Kn ( vGS VT ) 2 K n iD
其中
μnCox W Kn 2 L
5.1.5 MOSFET的主要参数
三、极限参数 1. 最大漏极电流IDM
由于负载开路，交流负 载线与直流负载线相同
5.2.1 MOSFET放大电路
3. 小信号模型分析 （1）模型
2 2 iD K n ( vGS VT ) 2 K n (VGSQ vgs VT ) K n [(VGSQ VT ) vgs ] 2 K n (VGSQ VT ) 2 2K n (VGSQ VT )vgs K n vgs 2 I DQ g m vgs K n v gs
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （2）带源极电阻的NMOS共源极放大电路
VGS VG VS
[ Rg2 Rg1 Rg2 (VDD VSS ) VSS ]
( I D R VSS )
饱和区
I D K n (VGS VT ) 2
VDS (VDD VSS ) I D ( Rd R)
3. 小信号模型分析 （2）放大电路分析（例5.2.6） ( gm vgs )( R || rds ) vo Av vi vgs gm vgs ( R || rds )
gm ( R || rds ) 1 1 gm ( R || rds )
共漏
Avs
vo vo v i vs v i vs
iD f (v DS ) vGS const.
① 截止区
当vGS ＜VT 时，导电沟道尚 未形成，iD ＝0，为截止工
作状态。
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
iD f (v DS ) vGS const.
② 可变电阻区 vDS≤（vGS－VT）
2 iD K n [2( vGS VT ) vDS vDS ]
vGS越大，导电沟道越厚
VT 称为开启电压
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 当vGS一定（vGS >VT ）时， vDS iD 沟道电位梯度 靠近漏极d处的电位升高 电场强度减小 沟道变薄 整个沟道呈楔形分布
2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 当vGS一定（vGS >VT ）时， vDS iD 沟道电位梯度 当vDS增加到使vGD=VT 时， 在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT
iD f (vGS ) vDS const.
vGS iD I DO ( 1) 2 VT
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
1. 结构和工作原理简述（N沟道）
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
2. V-I 特性曲线及大信号特性方程
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
5.1 金属-氧化物-半导体 （MOS）场效应管
5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 5.1.5 MOSFET的主要参数
vGS 2 iD I DSS (1 ) VP
vGS iD I DO ( 1) 2 （N沟道增强型） VT
5.1.3 P沟道MOSFET
5.1.4 沟道长度调制效应
实际上饱和区的曲线并不是平坦的 修正后 iD K n ( vGS
0.1 1 V L
2
vGS 1) 2 (1 vDS ) VT ) (1 vDS ) I DO ( VT
2. 最大耗散功率PDM
3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS
end
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算
2. 图解分析 3. 小信号模型分析
*5.2.2 带PMOS负载的NMOS放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
L的单位为m
当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数 1. 开启电压VT （增强型参数）
2. 夹断电压VP （耗尽型参数）
3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ） 二、交流参数 1. 输出电阻rds
1. 直流偏置及静态工作点的计算 （1）简单的共源极放大电路（N沟道）