场效应管放大电路
场效应管三种组态放大电路特点
场效应管三种组态放大电路特点
场效应管有三种组态放大电路，分别是共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。
它们的特点如下：
1. 共源放大电路：
- 输入电压是输入信号的电压变化，输出电压是负载电阻上的电压变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较大。
- 输入电阻高，输出电阻低。
- 可以实现单端放大，但需要外部耦合电容。
2. 共漏放大电路：
- 输入电压是输入信号的电压变化，输出电压是源极电压的变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较大。
- 输入电阻低，输出电阻高。
- 适用于低频信号放大，对高频信号响应较差。
3. 共栅放大电路：
- 输入电压是栅极电压的变化，输出电压是负载电阻上的电压变化。
- 具有电压放大和电流放大的作用，电压增益较小。
- 输入电阻低，输出电阻高。
- 适用于高频信号放大，对低频信号响应较差。
这三种组态放大电路根据不同的应用需求选择，能够满足不同频率
范围、电压增益和输入输出特性的要求。
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。
场效应管共源放大电路
54/734.2.3 场效应管三种基本放大电路场效应管放大电路的组成只能有三种连接方式：①共源极（CS, Common-Source）放大电路②共漏极（CD, Common-Drain）放大电路③共栅极（CG, Common-Gate ）放大电路1. 共源放大电路•直流分析U GS = U G -U S-ID R S2G S D D SS G S,th(1)UI I U =-U GSQ 和I DQU DSQ =E D -I DQ (R S +R D )D 212E R R R+=一般r ds 较大可忽略i d GR G R 1R 2R D R L D r ds R S S U gsU i U o未接C s 时io U U U A =- g m U gs (R D //R L )U gs + g m U gs R s =- g m R 'D 1+ g m R s R 'D =R D //R L •交流分析g m U gsI d G R G R 1R 2R D R L D r ds R S g m U gs U gs U i U o S 未接C s 时U A =- g m R 'D1+ g m R sr 'i r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R Gr 'o r 'o ≈ R D接入C s 时A U = -g m (R D //R L )r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R Gr 'o =R D R s 的作用是提供一个直流栅源电压、引入直流负反馈来稳定工作点。
但它同时对交流也起负反馈作用，使电路的放大倍数降低。
接入C S 可以消除R S 对交流的负反馈作用。
（详见反馈章节）57/73共源放大电路小结：共源放大电路特点：电压增益高，输入电阻高，输出电阻较高，输出电压与输入电压反相。
A U = -g m (R D //R L )r 'i =R G +(R 1//R 2)≈R G r 'o =RD58/73制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组。
场效应管放大电路
这种偏置电路的特点是： 栅极直流偏压直接由电源UGG经电阻Rg供给，因为3DO1是耗 尽型MOS管，故 UGS = - UGG。由于场效应管输入电阻很大， 所以 Ig = 0 。栅偏压是由固定的外加电源供给的，故称为固 定偏置电路。此电路是共源极放大电路。
⑵ 自给栅偏压偏置电路
这种偏置电路的特点是： 在源极上接一个电阻RS，外加电压UDD产生的ID就会在RS 上产 生压降URS ，由于Ig = 0，所以可以得 ：UGS = - URS = - ID RS 。 这种电路栅 偏压是由漏极电流流过源极电阻产生的，故称为 自给偏压电路。增强型MOS管不采用此种这种方式。
（mA） ID UGS = 0 V
6
击穿区
rN小
可变电阻区
5
4 3 2
UGS = -1V 放 大 区 UGS = -2V UGS = -3V UGS = -4V
4 8 12 16 20 24
rN大
1 0
截止区
BUDSS
UDS（V）
⑶ 截止区 当|UGS|≥|UP|时，导电沟道完全夹断，电阻rn最大， 漏极电流 ID = 0，管子截止。
id
T2 T1 Id0
T3
Q0
ugso
ugs
从图可以看出当 UGS选在零工作 点，则温度变化时，漏极电流 ID 不变。T1，T2，T3为不同的温度 曲线。
4. 场效应管结构对称，应用灵活 ，方便。有时漏极和源极 可以互换使用，但是当衬底与源极相连在一起是不能互换使 用的。
5. 场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。 6. 由于MOS场效应管输入电阻高达10¹² KΩ，故受外界静电 场感应产生的电荷不容易泄露，会在栅极上产生很高的电场 强度会引起 SiO2绝缘层击穿损坏管子。焊接时，应将电烙铁 外壳可靠接地。 7. 由于场效应管的跨导小，组成放大电路时，在相同负载 电阻的情况下，其电压放大倍数比三极管放大电路低。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
一、实验要求
(1)建立场效应管放大电路。
(2)分析场效应管放大电路的性能
二、实验内容
(1)建立结型场效应管共源放大电路。
结型场效应管取理想模式。
用信号发生器产生频率为lkHz、幅值为10mV的正弦信号。
(2)打开仿真开关，用示波器观察场效应管放大电路的输入波形和输出波形。
测量输出波形的幅值，计算电压放大倍数。
(3)建立如图3-3所示的场效应管放大电路的直流通路。
打开仿真开关，利用电压表和电流表测量电路静态参数。
三、实验电路原理图
结型场效应管共源放大电路
场效应管放大电路的直流通路
四、实验结果及分析
1、函数信号发生器
输入信号输出信号波形：
分析：
共源放大电路的电压放大倍数为10。
输出波形的幅值为100mv。
2、场效应管放大电路的直流通路大电路的直流通路
分析：
根据实验数据可得，场效应管的漏源电压为15.076V，栅源电压为0.411V，漏极电流为0。
.05mA。
电压表和电流表测到的栅源电压，漏源电压，漏极电流。
五、实验结论
与双极型晶体管放大电路的共发射极、共集电极和共基极电路相对应，场效应管放大电路也有三种基本组态：共源电路、共漏电路、共栅电路。
其电路结构与分析方法与双极型晶体管放大电路类似。
场效应管放大电路
场效应管放大电路
场效应管放大电路是一种重要的净化信号，广泛应用于消声、信号加强和纠正输入和输出信号的应用之中。
场效应管放大电路具有较高的稳定性，施加在输入和输出端的电压可以产生不同的放大倍数，可以增强信号的稳定性，并且有过载保护的功能，可以有效的减少输出噪声。
另外，场效应管放大电路的另一个重要优点是低失真率。
场效应管放大电路的输出电流和最大允许电压有直接的关系，当电压变化时，输出也会相应发生变化，这就可以很好的减少信号传输中的失真率，同时保证输出电流的稳定性。
此外，场效应管放大电路的功耗很低，因为放大电路的输出电压可以由输入端得到调节，这就可以有效的减少电源的功耗，大大改善节电效果。
总之，场效应管放大电路具有低失真率、低功耗和高稳定性等优点，广泛应用于各类电子设备中，提高了得到净化信号的效果。
52场效应管放大电路
解：由于IG=0,栅极和源极上的电压分别为
VG
VS
V V G VS G S V V G S 0 V V S S ID R (1 S 0 ( 4 I1 D )V 4 0 ID )VID IV D2 G .8 2S .m 1 844 m 或 4 0 A A 1 * .2 4 .8 m 1 4 A 1 .3 RV G 6 0 不合VR理SSS 设MOS管工作在饱和区，则 ID1.41mA
反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=RD。 (3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放
大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。
例5.2.4：设 V D D 5 V ,R d 3 .9 k ,V G S 2 V场效应管的参数为
V T 1 V ,K n 0 .8 m A /V 2 , 0 .0 2 V 1当MOS管工作于饱和区时
VDS QVDD IDR QS
MOS场效应管放大电路分析（3）
3结、i论i共：漏放大电G 路动D态id参数计算
输出电阻Ro： Ro
G
vo
| vs 0
io
D
idRL
+VDD
（相+似1），共性漏能R电G也2路相与似V+共g。s 集电路g结mV构gs
+ RG2RG1 vgs
D gmvgs
（V2i）因为Av≈1，S-共漏电路电+ 路 也（的-称3R）O源小共极。R漏跟G电1随路器的。RRSO比共R源L 电-路Vo
5.2 场效应管放大电路
场效应管的三个电极g、s、d和三极管的 三个电极b、e、c的作用相对应。用场效应管 组成的放大电路也有相应的共源、共漏、共栅 三种不同的接法，为使场效应管放大电路能够 正常工作，也应建立合适的静态工作点，并使 静态工作点稳定，所不同的是场效应管是电压 控制器件，需要建立合适的栅源电压，也叫栅 极偏置电压（栅偏压）。
第5章场效应管放大电路分析
如果接有外负载RL
Rg1
Rd d Vo
g sb
RL
Vi Rg2
Rg3 R
AV gm (Rd // RL )
Ri Rg3 Rg1 // Rg 2
g
Vi
Rg3 gmVgs R’g
d Rd Vo RL
Ro Rd
s R’g=Rg1//Rg2
27
源极电阻上无并联电容:
AV
Vo Vi
Vgs
gmVgs Rd gmVgs R
10
(2) 转移特性曲线 iD= f (vGS)|vDS= 常数
表征栅源电压vGS对漏极电流的控制作用， 场效应管是电压控制器件。
在饱和区内，FET可看
作压控电流源。
IDSS
转移特性方程：
iD=IDSS(1-vGS/VP)2
vGS VP- 0.8 – vG
0.4
S
11
（3）主要参数
夹断电压：VP 当导电沟道刚好完全被关闭时，栅源所对应的电
s
gd
N+ PN+
18
3 、特性曲线
4区：击穿
区
3区
截止区
vGS<V
T
vGD<V
T
VT
1区：可变电阻区: vGS>VT vGD>VT 沟道呈电阻性，iD随vDS
的增大而线性增大。
iD=0 2区：恒流区(线性放大区）
vGS>VT vGD<VT iD=IDO｛(vGS/VT)-1｝2 IDO是vGS=2VT时，iD的值。
VT R
g
m
(VT
)
VT R
VT
(gm
1) R
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4场效应管放大电路
第四章 场效应管放大电路
? 引言： 1.场效应管的特点 (1)它是利用改变外加电压产生的电场强度来控制
其导电能力的半导体器件。 (2)它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电
少、寿命长等优点， (3)还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力
强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。 (4)在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛
vDS增加时，沟道的电场强度增大，
iD随
增大另，一即方沟面道，电随阻着增vD加S的，增iD加应，该沟下道降的，不但均是匀在性vDS 较小时，沟道的不均匀性不明显，在漏极附近的 区 大域，内故沟iD随道v仍DS然增较加宽而，几即乎呈vD线S对性沟地道增电加阻。影响不 上承随受着的vD反S的向进电一压步增增大加，，这靠里近的漏耗极尽一层端相的应P变+宽N结， 沟道电阻相应增加， iD随vDS上升的速度趋缓。
第四章 场效应管放大电路
场效应管的与三极管的三个电极的对应关系： 栅极g--基极b 源极s--发射极e 漏极d--集电极c 夹在两个P+N结中间的区域称为导电沟道（简 称沟道）。 图1(a)所示的管子的N区是电流的通道，称为 N沟道结型场效应管。
第四章 场效应管放大电路
第四章 场效应管放大电路
2.漏-源极间加一正电压(vDS＞0) 作用：使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向
漏极作漂移运动，形成漏极电流iD。 在上述两个电源的作用下,iD的大小主要受栅-源电压vGS控制
，同时也受漏-源电压vDS的影响。 因此，讨论场效应管的工作原理就是：
（1）讨论栅-源电压vGS对漏极电流iD（或沟道电阻）的控制 作用
的应用。
第四章 场效应管放大电路
2.场效应管的分类 根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两 大类：
(1)结型场效应管(JFET) (2)绝缘栅型场效应管(IGFET)。 3.本章内容 (1)结型场效应管的结构、工作原理、特性曲线和 主要参数 (2)绝缘栅型场效应管的结构、工作原理、特性曲 线和主要参数
第四章 场效应管放大电路
第四章 场效应管放大电路
图5 VGS对沟道电阻的控制作用
第四章 场效应管放大电路
图6 vDS对iD的影响
6V
4V
6V
2V
0V
导电沟道中电位分布情况
第四章 场效应管放大电路
增加(c)在vDS较小时， iD随vDS增加而几乎呈线性地
它对iD的影响应从两个角度来分析：
一方面 着增加；
(3)场效应管放大电路。
第四章 场效应管放大电路
4.1 结型场效应管
1．结型场效应管的结构 结型场效应管的结构如图1(a)所示。 在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质 浓度的P+ 区,就形成两个不对称的P+N结，即耗尽 层。把两个P+区并联在一起，引出一个电极g，称 为栅极，在N型半导体的两端各引出一个电极，分 别称为源极s和漏极d。
（2）讨论漏-源电压vDS对漏极电流iD的影响。
第四章 场效应管放大电路
(1)．vGS对iD的控制作用 图5所示电路说明了vGS对沟道电阻的控制作用。为便 于讨论，先假设漏-源极间所加的电压vDS=0。 (a) 当vGS=0时，沟道较宽，其电阻较小，如图5(a)所示 。 (b) 当vGS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作 用下，两个P+N结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度 小于P+区，因此，随着|vGS| 的增加，耗尽层将主要向 N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大，如图5(b) 所示。
第四章 场效应管放大电路
(2)．vDS对iD的影响 设vGS值固定，且VP<vGS<0。 (a)当漏-源电压vDS从零开始增大时，沟道中有电流iD 流过。 (b)在vDS的作用下,导电沟道呈楔形 由于沟道存在一定的电阻，因此，iD沿沟道产生的电 压降使沟道内各点的电位不再相等，漏极端电位最高 ，源极端电位最低。这就使栅极与沟道内各点间的电 位差不再相等，其绝对值沿沟道从漏极到源极逐渐减 小，在漏极端最大(为 |vGD| )，即加到该处P+N结上 的反偏电压最大，这使得沟道两侧的耗尽层从源极到 漏极逐渐加宽，沟道宽度不再均匀，而呈楔形，如图 6(a)所示。
N沟道结型场效应管的电路符号如图 1(b) 所示。其中，栅极上的箭头表示栅极电流 的方向（由P区指向N区）。 由结型场效应管代表符号中栅极上的箭头 方向，可以确认沟道的类型。 N沟道JFET 的结构剖面第四章 场效应管放大电路
图中衬底和顶部的中间都是 P+型半导体，它们 连接在一起（图中未画出）作为栅极 g。
上述分析表明:
第四章 场效应管放大电路
(a)改变栅源电压vGS的大小，可以有效地控 制沟道电阻的大小。 (b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压 vDS，则漏极电流iD将受vGS的控制，|vGS|增 大时，沟道电阻增大，iD减小。 (c)上述效应也可以看作是栅-源极间的偏置 电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大 小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的 大小，从而控制了漏极电流iD的大小。
两个N+区分别作为源极 s和漏极 d。 三个电极s、g、d分别由不同的铝接触层引出。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂 质浓度的N+区，就可以制成一个 P沟道的结型场 效应管。P沟道结型场效应管的结构示意图和它 在电路中的代表符号如图所示。
第四章 场效应管放大电路
第四章 场效应管放大电路
第四章 场效应管放大电路
当|vGS| 进一步增大到一定值|VP| 时，两侧 的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断 ，如图2(c)所示。由于耗尽层中没有载流子， 因此这时漏-源极间的电阻将趋于无穷大，即 使加上一定的电压 vDS，漏极电流 iD也将为零。 这时的栅 -源电压vGS称为夹断电压，用 VP表示 。如图5(c)所示。
2.结型场效应管的工作原理
N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完 全相同，现以N沟道结型场效应管为例，分析 其工作原理。N沟道结型场效应管工作时，需 要外加如图4所示的偏置电压.
第四章 场效应管放大电路
偏置电压的要求：
1 .栅-源极间加一负电压(vGS＜ 0) 作用：使栅-源极间的P+N结反偏，栅极电流iG≈0，场效应管 呈现很高的输入电阻(高达108W左右)。