电路基础原理场效应管的放大作用
场效应管的原理和基础知识
场效应管的原理和基础知识基本概念场效应管是⼀种受电场控制地半导体器件(普通三极管地⼯作是受电流控制地器件).场效应管应具有⾼输⼊阻抗,较好地热稳定性、抗辐射性和较低地噪声.对夹断电压适中地场效应管,可以找到⼀个⼏乎不受温度影响地零温度系数⼯作点,利⽤这⼀特性,可使电路地温度稳定性达到最佳状态.电⼦电路中常⽤场效应管作放⼤电路地缓冲级、模拟开关和恒流源电路.场效应管按结构可分为结型场效应管(缩写为)和绝缘栅场效应管(缩写为),从导电⽅式看,场效应管分为型沟道型与型沟道型.绝缘栅型场效应管有增强型和耗尽型两种,⽽只有耗尽型.⼀、基本结构场效应管是利⽤改变电场来控制半导体材料地导电特性,不是像三极管那样⽤电流控制结地电流.因此,场效应管可以⼯作在极⾼地频率和较⼤地功率.此外,场效应管地制作⼯艺简单,是集成电路地基本单元.场效应管有结型和绝缘栅型两种主要类型.每种类型地场效应管都有栅极、源极和漏极三个⼯作电极,同时,每种类型地场效应管都有沟道和沟道两种导电结构.绝缘栅型场效应管⼜叫做管.根据在外加电压时是否存在导电沟道,绝缘栅场效应管⼜可分为上增强型和耗尽型.增强型管在外加电压时不存在导电沟道,⽽耗尽型地氧化绝缘层中加⼊了⼤量地正离⼦,即使在时也存在导电沟道.沟道绝缘栅型为栅极为源极为漏极衬底结型场效应管地结构与绝缘栅场效应管地结构基本相同,主要地区别在于栅极与通道半导体之间没有绝缘.沟道和沟道结型从场效应管地基本结构可以看出,⽆论是绝缘栅型还是结型,场效应管都是两个背靠背地结.电流通路不是由结形成地,⽽是依靠漏极和源极之间半导体地导电状态来决定地.⼆、电路符号基本参数场效应管地主要技术参数,可分为直流参数和交流参数两⼤类.⼀、夹断电压和开启电压⼀般是对结型管⽽⾔,当栅源之间地反向电压增加到⼀定数以后,不管漏源电压⼤⼩都不存在漏电流.这个使开始为零地电压叫作管⼦地夹断电压⼀般是对管⽽⾔,表⽰开始出现时地栅源电压值.对沟道增强型、沟道耗尽型为正值,对沟道耗尽型、沟道增强型为负值.⼆、饱和漏电流当⽽⾜够⼤时,漏电流地饱和值,就是管⼦地饱和漏电流,常⽤符号表⽰.三、栅极电流当栅极加上⼀定地反向电压时,会有极⼩地栅极电流,⽤符号表⽰.对结型场效应管在之间;对于⽽⾔⼀般⼩于安.正是由于栅极电流极⼩,所以场效应管具有极⾼地阻抗.四、通导电阻五、截⽌漏电流六、跨导七、漏源动态电阻基本特性⼀、转移特性和输出特性⼯程应⽤中最常⽤地是共源极电路地输⼊和输出关系曲线,场效应管地共源极连接是把源极作为公共端、栅极作为输⼊端、漏极作为输出端.由于共源极场效应管地输⼊电流⼏乎为零,因此,其输⼊曲线反映地是栅极电压与漏极电流地关系,叫做转移特性.反映间电压与之间关系地叫做输出曲线.场效应管共源极电路转移特性曲线和输出特性曲线场效应管输出特性有可变电阻(也叫夹断区)、放⼤(也叫恒流区)、截⽌区和击穿区四个⼯作区.这与三极管地饱和、截⽌、放⼤和击穿相似.⼆、截⽌与电阻导通特性场效应管间不导通状态叫做截⽌,此时接近,场效应管没有电流传导地能⼒,相当于开关断开.产⽣截⽌现象地原因,是此时场效应管没有形成导电沟道.场效应管输出特性曲线中与之间呈线性关系地区域叫做电阻区,⼆者之间地关系可近似为其中为导通电阻,⼀般都很⼩.在电阻区,场效应管地之间近似为⼀个不变电阻.⽆论是在电阻区还是截⽌区,场效应管地电流控制能⼒很微弱,这是在应⽤设计中必须⼗分注意地问题.在设计模拟信号电路时,⼀定要使电路⼯作在场效应管地放⼤区,避免进⼊电阻区和截⽌区.在设计开关电路时,要使电路能很快地在电阻和截⽌状态之间转换,避免进⼊放⼤区.使⽤场效应管时,应当注意以下⼏个问题:()为了防⽌栅极击穿,要求⼀切测试仪器、电路本⾝、电烙铁都必须良好接地.焊接时,⽤⼩功率烙铁迅速焊接,或拔去电源⽤余热焊接,并应先焊源极,后焊栅极.()场效应管输送阻抗较⾼,故在不使⽤时,必须将引出线短路,以防感应电势将栅极击穿则不可短路.()要求⾼输⼊阻抗地线路,须采取防潮措施,以免使输⼊阻抗显著降低.()场效应管栅极有地可加正压或负压,⽽常⽤地结型场效应管因是沟道耗尽型,栅极只能加负压.()场效应管地漏极和源极通常制成对称地,除源极和衬底制造时连在⼀起地管⼦外,漏极和源极可互换使⽤.。
放大电路基础(3)-场效应管放大电路
1.3 分压式自偏压电路
VGSQ = VG − VS
= Rg2 Rg1 + Rg2 VDD − I DQ R
模拟电子技术第四讲(3)
计算Q点： 已知VP，由
VGSQ = Rg2 Rg1 + Rg2 VDD − IDQR
Rd Rg1 C1 + vi Rg2
_
+ VDD C2 +
vo
d g
T
s
VP 可解出Q点的VGSQ 、 IDQ
vo = g m vgs ( R // RL )
得
vo g m ( R // RL ) Av = = vi 1 + g m ( R // RL )
vS -
Rg3 Rg2
C2 + vo R -
RL
画交流小信号等效电路
g
≈1
（2）输入电阻
RS
+
+
vi
-
Rg3
v gs
—
+
d
g mv gs
+
Ri ≈ Rg3 + ( Rg1 // Rg2 )
模拟电子线路第四讲(3) 放大电路基础之三
—场效应管放大电路
内容纲要
1 放大电路的静态分析 1 FET FET 放大电路的静态分析
2 放大电路的动态分析 2 FET FET 放大电路的动态分析
课本参考章节：5.2，5.3
模拟电子技术第四讲(3)
1 FET放大电路的静态分析
场效应管栅-源极间输入电阻很大，通常可达107~1015Ω， 故可以认为栅-源极间开路，栅极电流Ig≈0。
VSQ = I DQ Rs
栅-源电压 VGSQ = VGQ − VSQ = 增强型MOS管的 伏安方程
场效应管、复合管及多级放大电路
场效应管在多级放大电路中的使用方法
选择合适的型号
根据多级放大电路的需求，选择合适的场效应管型号，如N沟道或 P沟道、功率大小等。
正确连接栅极和源极
栅极和源极是场效应管的控制电极和接地电极，正确连接这两个电 极是保证场效应管正常工作的前提。
合理设置偏置电路
偏置电路是影响场效应管工作状态的重要因素，需要根据电路需求合 理设置。
场效应管、复合管及多级放大电路
目录
• 引言 • 场效应管基础 • 复合管原理及应用 • 多级放大电路设计 • 场效应管在多级放大电路中的应用 • 复合管在多级放大电路中的应用 • 比较与选择
01 引言
背景介绍
电子技术的快速发展
研究的必要性和紧迫性
随着电子技术的快速发展，场效应管、 复合管及多级放大电路等电子器件在各 种电子设备中得到了广泛应用。
为了提高电子设备的性能和稳定性， 对场效应管、复合管及多级放大电路 的研究具有必要性和紧迫性。
模拟电路的重要性
模拟电路是电子设备的基础，而放大电 路是模拟电路中的重要组成部分，用于 放大微弱信号，以满足各种应用需求。
目的和意义
研究目的
本研究的目的是深入了解场效应管、复合管及多级放大电路的工作原理、性能 特点和应用范围，为电子设备的设计和优化提供理论支持和实践指导。
描述了栅极电压与漏极电 流之间的关系，呈现出非 线性特征。
增强型与耗尽型
根据转移特性曲线的不同， 场效应管分为增强型和耗 尽型。
场效应管分类
NMOS管
以电子为主要导电载流子的场效 应管。
PMOS管
以空穴为主要导电载流子的场效应 管。
CMOS管
互补金属氧化物半导体场效应管， 具有低功耗、高速和高可靠性等优 点。
(完整word版)放大电路的工作原理和三种基本放大组态
放大电路的工作原理和三种基本放大组态放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等，这些器件也称为有源器件。
共射放大电路如图所示。
V cc是集电极回路的直流电源，也是给放大电路提供能量的，一般在几伏到几十伏范围，以保证晶体三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置，使晶体三极管工作在放大区。
R c是集电极电阻，一般在几 K 至几十K 范围，它的作用是把集电极电流i C的变化变成集电极电压u CE的变化。
V BB是基极回路的直流电源，使发射结处于正向偏置，同时通过基极电阻R b提供给基极一个合适的基极电流I BQ，使三极管工作在放大区中适当的区域，这个电流I BQ常称为基极偏置电流，它决定着三极管的工作点，基极偏置电流I BQ是由V BB和基极电阻R b共同作用决定的，基极电阻R b一般在几十KΩ至几百KΩ范围。
如在输入端加上一个较小的正弦信号u i , 通过电容C1加到三极管的基极，从而引起基极电流i B在原来直流I BQ的基础上作相应的变化，由于u i是正弦信号，使i B随u i也相应地按正弦规律变化，这时的i B实际上是直流分流I BQ和交流分量i b迭加后的量。
同时i B的变化使集电极电流 i C 随之变化，因此i C也是直流分量I C和交流分量i c的迭加，但i C要比i B大得多（即β倍）。
电流i C在电阻R C上产生一个压降，集电极电压u CE =V CC－i C R L，这个集电极电压u CE也是由直流分量I C和交流分量 i C两部分迭加的。
这里的 u CE和 i C相位相反，即当 i C增大时, u CE减少。
由于C 2的隔直作用，使只有 u CE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压u O。
如电路参数选择适当，u O要比 u I的幅值要大得多，同时 u I与 u O的相位正好相反。
电路中各点的电流、电压波形如图所示。
放大电路的图解法放大电路有三种主要分析方法：一是图解法，二是微变等效电路法，三是计算机辅助分析法。
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
场效应管工作原理
场效应管工作原理
场效应管（MOSFET）是一种主要用于电路开关和放大的电子器件。
它由一条细长的导电材料（称为沟道）和两个控制电极（称为栅极和源极/漏极）构成。
MOSFET有两种类型：增强型（nMOS）和耗尽型（pMOS），工作原理略有不同。
以nMOS为例，当沟道没有注入少数载流子时，nMOS处于关闭状态。
当栅极电压为正时，栅极电场会吸引n型材料中的自由电子，形成负面电荷层，阻止进一步的电子注入沟道。
这种情况下，源极/漏极之间没有电流流动，即沟道断开。
当栅极电压为零或负时，栅极电场减弱或消失，自由电子可以进入沟道并流向源极/漏极，形成导通。
这样，源极/漏极之间会产生电流流动，nMOS处于开启状态。
通过调节栅极电压的大小，可以控制源极/漏极之间的电流大小。
耗尽型沟道工作原理与增强型相反。
在耗尽型沟道中，当栅极电压为零或负时，栅极电场会吸引少数载流子（空穴）到沟道中，形成一个正面电荷层。
这会使得沟道导电，结果是在源极/漏极之间产生电流。
总之，场效应管的工作原理可以通过调节栅极电压来控制沟道的导通或断开，从而实现电子器件的开关和放大功能。
场效应管的作用、规格及分类
场效应管的作用、规格及分类1.什么叫场效应管？FET是Field-Effect-Transistor的缩写,即为场效应晶体管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。
然而，由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同，能构成技术性能非常好的电路。
2. 场效应管的工作原理：(a) JFET的概念图(b) JFET的符号图1(b)门极的箭头指向为p指向 n方向，分别表示内向为n沟道JFET，外向为p沟道JFET。
图1（a）表示n沟道JFET的特性例。
以此图为基础看看JFET的电气特性的特点。
首先，门极-源极间电压以0V时考虑（VGS =0）。
在此状态下漏极-源极间电压VDS 从0V增加，漏电流ID几乎与VDS 成比例增加，将此区域称为非饱和区。
VDS 达到某值以上漏电流ID 的变化变小，几乎达到一定值。
此时的ID 称为饱和漏电流（有时也称漏电流用IDSS 表示。
与此IDSS 对应的VDS 称为夹断电压VP ，此区域称为饱和区。
其次在漏极-源极间加一定的电压VDS (例如0.8V)，VGS 值从0开始向负方向增加，ID 的值从IDSS 开始慢慢地减少，对某VGS 值ID =0。
将此时的VGS 称为门极-源极间遮断电压或者截止电压，用VGS (off)示。
n沟道JFET的情况则VGS (off) 值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID =0的VGS 因为很困难,在放大器使用的小信号JFET时,将达到ID=0.1-10μA 的VGS 定义为VGS (off) 的情况多些。
关于JFET为什么表示这样的特性，用图作以下简单的说明。
场效应管工作原理用一句话说，就是"漏极-源极间流经沟道的I，用以门D"。
电子技术基础第三章场效应管及其放大电路
• 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于 饱和。
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思考：为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？
场效应管的应用小结
• 一是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用， VGS的绝对值 越大，导电沟道就越窄，对应的导电沟道电阻越大，即电压 V电G阻S控使制用电时阻，的导大电小沟，道管还子没工有作出在现可预变夹电断阻；区，当作压控可变
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场效应管的分类
场效应管 FET
结型
JFET
IGFET ( MOSFET ) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
耗尽型
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N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
第二节 结型场效应管(JFET)的 结构和工作原理
一、结型场效应管的结构
二、结型场效应管的工作原理
三、结型场效应管的特性曲线 及参数
UDS（sat） ≤│Up│。
JFET的三个状态
• 恒流区（放大区、饱和区） • 可变电阻区 • 截止区
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小结
• 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。
第一节 场效应管概述 第二节 结型场效应管的结构和工作原理 第三节 绝缘栅场效应管的结构和工作原理 第四节 场效应管放大电路
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• 3-1 • 3-4 • 3-6 • 3-12
作业
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电路基础原理场效应管的放大作用电路基础原理：场效应管的放大作用
场效应管是一种重要的电子元件，广泛应用于电子设备中。
它通过
控制电场来控制电流的流动，具有很好的放大作用。
在电路基础原理中，场效应管的放大作用是一项重要的内容。
本文将介绍场效应管的
工作原理、放大作用及其在电路中的应用。
一、场效应管的工作原理
场效应管的基本结构包括栅极、漏极和源极，其中栅极是场效应管
的控制端。
其工作原理是通过控制栅极电压来控制电流流动。
当栅极
电压为负时，栅极和源极之间形成一个反型PN结，导致漏极与源极之
间有一个很小的电流，电路处于截止状态；当栅极电压大于一定值时，栅极和源极之间形成一个屏蔽层，导致漏极与源极之间有一个较大的
电流，电路处于饱和状态。
二、场效应管的放大作用
场效应管具有很好的放大作用。
它可以根据输入信号的大小来控制
输出信号的增益。
当输入信号较小时，场效应管处于截止状态，输出
信号很小；当输入信号增大时，场效应管逐渐进入饱和状态，输出信
号随之增大。
因此，场效应管可以将弱小的输入信号放大为较大的输
出信号。
三、场效应管在电路中的应用
场效应管在电路中有广泛的应用。
它常用于放大电路、开关电路和电源电路等。
1. 放大电路
场效应管可以作为放大器的核心元件，将弱小的输入信号放大为较大的输出信号。
在放大电路中，场效应管可以提供高增益、低噪声和良好的线性特性。
例如，在音频放大器中，场效应管能够将低音频信号放大为能够驱动扬声器的高功率信号。
2. 开关电路
场效应管还可以用作开关元件，通过控制栅极电压来控制开关的状态。
当栅极电压高于一定值时，场效应管处于导通状态，可以将电流流通；当栅极电压低于一定值时，场效应管处于截止状态，电流无法流通。
在开关电路中，场效应管能够实现快速开关及低功耗的特点。
3. 电源电路
场效应管的低导通电阻特性使其成为电源电路中的理想选择。
在电源电路中，场效应管可以用作稳压器、电流源等。
它可以通过控制电流来保证电路中的电压和电流稳定，提供稳定可靠的电源。
四、总结
场效应管作为一种重要的电子元件，在电路基础原理中具有很好的放大作用。
它通过控制栅极电压来实现对电流的控制，从而将弱小的输入信号放大为较大的输出信号。
场效应管广泛应用于放大电路、开关电路和电源电路中，具有高增益、低噪声和低功耗等特点。
通过对
场效应管的深入理解，可以更好地应用于电子设备中，提高电路的性能。