场效应管放大电路培训课件
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第4章场效应管放大电路 (2)-PPT课件
耗尽型
P沟道
主要内容：
概述 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 绝缘栅场效应管（MOSFET） MOSFET放大电路 结型场效应管 砷化镓金属－－半导体场效应管 各种放大器件电路性能比较
4.1
绝缘栅场效应管
4.1.1 增强型绝缘栅场效应管 1) N沟道增强型管的结构 栅极和其 它电极及硅 片之间是绝 缘的，称绝 缘栅型场效 应管。
3）特性曲线 UDS 开启电压UGS(th） ID/mA 恒流区
UGS= 4V UGS= 3V UGS= 2V
可变电阻区
UGS/
无导电 有导电沟道 沟道 转移特性曲线
UGS= 1V
0 截止区 漏极特性曲线
UDS/V
4) P沟道增强型
结构
SiO2绝缘层Βιβλιοθήκη 符号： DP+
N型衬底
P+
G
加电压才形成 P型导电沟道 S
ED
2）N沟道增强型管的工作原理
ED 当UGS UGS(th）后，场 – + 效应管才形成导电沟道， EG S 开始导通，若漏–源之间 G D – ID + 加上一定的电压UDS，则 UGS 有漏极电流ID产生。在 一定的UDS下漏极电流ID N+ N+ 的大小与栅源电压UGS有 P型硅衬底 关。所以，场效应管是 一种电压控制电流的器 N型导电沟道 件。 在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变 为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。
工作原理小结 1. 正常放大时各极电压极性： G、S间加正偏压
VGG
－ S +G ＋ D － S
D、S间外加偏压
VDD
衬底
S
2. 工作原理: (P200)
第9讲 场效应管及其放大电路PPT课件
漏极饱 和电流
夹断 电压
在恒流区时
iD
Hale Waihona Puke I DSS (1 uGS )2 UGS(off)
低频跨导：
gm
iD uGS
UDS常量
对于工作于可变电阻区的场效应管，不同的UDS， 转移特性曲线差别很大。
输出特性
iD f (uDS)UGS常量
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
IDSS
g-s电压控
可
制d-s的等 效电阻
iD
I
DSS
(1
uGS UGS(off)
)2
在恒流区iD时 ID， O(UuGGSS(th)1)2 式中 IDO为uGS2UGS(t时 h) 的 iD
场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
结型PN沟 沟道 道((GGSSuu((ooff
f f
)
)
u G
u G
S S
0，u GD
0，u GD
u G
u G
S( S(
o o
f f
)
f)
，u＜0
f)
DS
)
场效应管 绝缘栅型 增 耗强 尽型 型PPNN沟 沟 沟 沟道 道 道 道uu((((GGGGGG＞ SSSSDDuuuu极 极 (th)uuu性 性 GGGSuSS(((Gtoo＜ Shff任 任 )， ff))) 00意 意 u， D， ＜ S ， ， uGGGGuDDSS0((oouuff)ffuu)) GG
uGS=0时就存在 导电沟道
小到一定 值才夹断
加正离子
耗尽型MOS管在 uGS＞0、 uGS ＜0、 uGS ＝0时均可导 通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在 uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。
场效应管放大器课件
在转移特性曲线上，随着栅极电压的增加，源极和漏极之间的电流也相 应增加。
转移特性曲线可以用来分析场效应管的放大性能和动态特性，以及确定 电路的工作点。
电压放大倍数
电流放大倍数
电流放大倍数是指输出电流与输入电流之比，也是衡量放大器放大能力的重要指标。 电流放大倍数越大，说明放大器的放大能力越强。
当栅极电压增加时，场效应管内部的 电场增强，导致源极和漏极之间的电 流增加。
跨导
跨导是描述场效应管放大能力的 参数，表示栅极电压变化与源极
和漏极之间电流变化的比率。
跨导越大，场效应管的放大能力 越强。
跨导与场效应管的源极和漏极之 间的电阻有关，电阻越大，跨导
越小。
转移特性曲线
转移特性曲线是描述场效应管栅极电压与源极和漏极之间电流关系的曲线。
电流放大倍数通常由场效应管的跨导决定，可以通过调整栅极和源极之间的电压差来改变。
通频带宽度
输入电阻和输出电阻
01
输入电阻是指场效应管 放大器输入端的等效电 阻，是衡量输入信号被 衰减的程度。
02
输入电阻越大，说明输 入信号的衰减越小，信 号质量越好。
ห้องสมุดไป่ตู้
03
输出电阻是指场效应管 放大器输出端的等效电 阻，是衡量输出信号的 负载能力。
场效应管放大器具有较 宽的频带，适用于宽带
信号的放大。
高效能
场效应管放大器具有较 高的能量转换效率，能
够减少能源消耗。
场效应管放大器的应用场景
01
音频放大
02
通信系统
03
测量仪器
04
自动控制系统
输入级
输入级是放大器的起始部分，负 责接收微弱信号并将其传输到后
转移特性曲线可以用来分析场效应管的放大性能和动态特性，以及确定 电路的工作点。
电压放大倍数
电流放大倍数
电流放大倍数是指输出电流与输入电流之比，也是衡量放大器放大能力的重要指标。 电流放大倍数越大，说明放大器的放大能力越强。
当栅极电压增加时，场效应管内部的 电场增强，导致源极和漏极之间的电 流增加。
跨导
跨导是描述场效应管放大能力的 参数，表示栅极电压变化与源极
和漏极之间电流变化的比率。
跨导越大，场效应管的放大能力 越强。
跨导与场效应管的源极和漏极之 间的电阻有关，电阻越大，跨导
越小。
转移特性曲线
转移特性曲线是描述场效应管栅极电压与源极和漏极之间电流关系的曲线。
电流放大倍数通常由场效应管的跨导决定，可以通过调整栅极和源极之间的电压差来改变。
通频带宽度
输入电阻和输出电阻
01
输入电阻是指场效应管 放大器输入端的等效电 阻，是衡量输入信号被 衰减的程度。
02
输入电阻越大，说明输 入信号的衰减越小，信 号质量越好。
ห้องสมุดไป่ตู้
03
输出电阻是指场效应管 放大器输出端的等效电 阻，是衡量输出信号的 负载能力。
场效应管放大器具有较 宽的频带，适用于宽带
信号的放大。
高效能
场效应管放大器具有较 高的能量转换效率，能
够减少能源消耗。
场效应管放大器的应用场景
01
音频放大
02
通信系统
03
测量仪器
04
自动控制系统
输入级
输入级是放大器的起始部分，负 责接收微弱信号并将其传输到后
《模拟电子技术》课件第4章场效应管及其基本放大电路
iD(mA)
vGS=7V vGS=5V
vGS=3V
vDS/V
N沟道增强型MOSFET
3） V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性
N沟道增强型MOSFET
iD f (vDS ) vGSconst.
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。 ② 可变电阻区
p+
p+p+ p+
沟道电阻增大。 3）当│vGS│↑到一定值时 ，
VGVGGG VGG
NN N
沟道夹断。
ss
s
当沟道夹断时，对应的栅源电压
vGS称为夹断电压VP 。
N沟道的JFET，VP <01。5
N沟道JFET工作原理
② vDS对iD的影响 （vGS =0）
1）当vDS=0时，iD=0。
2） vDS iD
短由线于表栅示极在未与加源适极当、栅漏压极前漏均极无与电源接极触之，间无故导称电绝沟缘道栅。极。
§4.1 场效应管
一、金属氧化物-半导体（MOS）场效应管 1.N沟道增强型MOSFET
1）结构（N沟道）L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W > L
3
2）工作原理
s 二氧化硅
§4.1 场效应管
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一
种电压控制器件，工作时，只有一种载流子参与导电，
因此它是单极型器件。
MOSFET 增强型
绝缘栅型场效应管 耗尽型
FET分类：
JFET
N沟道
结型场效应管 P沟道
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
场效应管及其基本放大电路专业课件PPT
uGD=UGS(off)，则虚线上各点对应的 uDS=uGS-UGS(off)。
特点：
u u
1、iD几乎与uDS成线性关系，管子相当于线性电阻。
2、改变uGS时，特性曲线斜率变化，因此管子漏极欲源极之间 可以看成一个由uGS控制的线性电阻，即压控电阻。uGS愈负,特 性曲线斜率愈小,等效电阻愈大。
（2）恒流区（饱和区）
3.1.1结型场效应管（JFET）的结构
结型场效应管是一种利用耗尽层宽度改变导电沟道的宽窄 来控制漏极电流的大小的器件。它是在N型半导体硅片的两侧 各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。P区 即为栅极g(G)，N型硅的一端是漏极d(D)，另一端是源极s(S)。
箭头方向表示栅结正偏或正偏时栅极电流方向。
把开始形成反型层的
uGS值称为该管的开启电 压UGS(th)。
N沟道增强型MOSFET特性曲线
i u
i
uU
u
u
u
u
u
输出特性
u
u
转移特性曲线
在 恒 iD I 流 D 0 (U u G G (tS 区 ) h S -1 )2 I ， D 0 是 u G S 2 U G S时 (th iD ) 值 的
(c)进这一时步，增若加在u漏GS，源当间u加GS电＞压UGuSD(tSh，)
UDS
就时能，产由生于漏此极时电的流栅极iD，电即压管已子经开比较
启强。，栅极下方的P型半导体表层中
聚集较多的电子，将漏极和源极沟
通就u沟G，可道S值形以电越成形阻大沟成越，道漏小沟。极，道如电在内果流同自I此样D由。时u电在DuSD子栅S电>越极0压，多下， 方作导用电下沟，道i 中D 越的大电。子这，样因，与就P型实区 的现载了流输子入空电穴压极uG性S 相对反输，出故电称流为i D反 型的层控。制随。着uGS的继续增加，反型
《场效应管放大器》课件
《场效应管放大器》ppt课件
目录
• 场效应管放大器概述 • 场效应管放大器的工作模式 • 场效应管放大器的电路设计 • 场效应管放大器的性能指标
目录
• 场效应管放大器的应用实例 • 场效应管放大器的常见问题与解决方
案
01
场效应管放大器概述
定义与工作原理
01
定义
场效应管放大器是一种电子放 大器，利用场效应管的电压放
减小温漂
偏置电路应具有较低的温度系数 ，以减小温度变化对放大器性能 的影响。
抑制干扰
偏置电路应具有一定的抗干扰能 力，以减小外部干扰对放大器性 能的影响。
04
场效应管放大器的性能指 标
电压增益
01
电压增益是指放大器输出电 压与输入电压之比，用于衡 量放大器对信号的放大能力
。
02
电压增益的大小直接影响放 大器的线性范围和失真程度
电流控制模式
总结词
电流控制模式是指通过改变源极或漏极的电流来控制输出信号的大小，从而实现放大信号的目的。
详细描述
在电流控制模式下，场效应管放大器的输入信号加在源极或漏极上，通过改变源极或漏极的电流来控 制输出信号的大小。这种模式下，场效应管放大器的输出信号与输入信号成正比，具有线性放大特性 。
跨导控制模式
详细描述
音频放大器设计通常需要考虑音质、失真和效率等因素。场 效应管具有低失真、高带宽和低噪声等优点，适合用于音频 放大。在设计时，需要根据音频信号的特性和要求选择合适 的场效应管和电路拓扑。
射频放大器设计
01
总结词
02
详细描述
射频放大器是场效应管放大器的另一个重要应用，用于放大射频信号 ，如无线通信、雷达和卫星通信等。
目录
• 场效应管放大器概述 • 场效应管放大器的工作模式 • 场效应管放大器的电路设计 • 场效应管放大器的性能指标
目录
• 场效应管放大器的应用实例 • 场效应管放大器的常见问题与解决方
案
01
场效应管放大器概述
定义与工作原理
01
定义
场效应管放大器是一种电子放 大器，利用场效应管的电压放
减小温漂
偏置电路应具有较低的温度系数 ，以减小温度变化对放大器性能 的影响。
抑制干扰
偏置电路应具有一定的抗干扰能 力，以减小外部干扰对放大器性 能的影响。
04
场效应管放大器的性能指 标
电压增益
01
电压增益是指放大器输出电 压与输入电压之比，用于衡 量放大器对信号的放大能力
。
02
电压增益的大小直接影响放 大器的线性范围和失真程度
电流控制模式
总结词
电流控制模式是指通过改变源极或漏极的电流来控制输出信号的大小，从而实现放大信号的目的。
详细描述
在电流控制模式下，场效应管放大器的输入信号加在源极或漏极上，通过改变源极或漏极的电流来控 制输出信号的大小。这种模式下，场效应管放大器的输出信号与输入信号成正比，具有线性放大特性 。
跨导控制模式
详细描述
音频放大器设计通常需要考虑音质、失真和效率等因素。场 效应管具有低失真、高带宽和低噪声等优点，适合用于音频 放大。在设计时，需要根据音频信号的特性和要求选择合适 的场效应管和电路拓扑。
射频放大器设计
01
总结词
02
详细描述
射频放大器是场效应管放大器的另一个重要应用，用于放大射频信号 ，如无线通信、雷达和卫星通信等。
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
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二、结型场效应管
5.场效应管的主要参数
ppt课件
22
场效应管及其基本放大电路PPT学习教案
增强型 耗尽型
N沟道(uGS＞0，uDS＞0) P沟道(uGS＜0，uDS＜0) N沟道(uGS极性任意， uDS＞0) P沟道(uGS极性任意， uDS＜0)
uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＞0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＜0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？
uGS>UGS(th) ， uGD<UGS(th)
④ 击穿区：
当UDS大于击穿电压时，栅 —漏耗尽层被破坏，价电 子被大量激发，iD大增。
第13页/共57页
（2）转移特性曲线： iD f (uGS ) UDS
G +
uGS
-
iD
D +
uDS
-
S
iS
iD /mA
4 3
UDS = 10 V
2
1 UGS (th) 开启电压
iD
D +
uDS
G
当|UGS|增加时， 导电沟道均匀变窄， 沟道电阻增加。
当UGS<UGS(off)时， 导电沟道消失， 沟道电阻→∞。
+
-uGSS来自iS-沟道宽 度
UGS(OFF)
0 UG
S
UGS(off)—夹断电压。对于N沟道， UGS(off)<0
第5页/共57页
2） uDS 对沟道的控制作用 设uGS 0，uDS > 0， uGD = uGS - uDS
UGD<UGS(th) , UGD<UGS(off) D端夹断
可变阻区 UGS>UGS(th) , UGS>UGS(off) S端开启
UGD>UGS(th) , UGD>UGS(off) D端开启
场效应管放大器教学课件
前置放大器是位于输入级之前的放大器，用于对微弱信号进行预放大。
03
CHAPTER
场效应管放大器的性能指标
电压增益：指放大器输出电压与输入电压之比，用于衡量放大器对信号的放大能力。
电压增益大小与放大器的设计、工作状态及电路元件的参数有关。
电压增益是场效应管放大器的重要性能指标，其值越大，放大效果越好。
01
Байду номын сангаас02
03
04
通过调整反馈元件参数，优化电路结构，避免放大器自激振荡。
优化电路设计，选用低噪声元件，加强屏蔽措施，降低外部干扰。
调整静态工作点，优化放大级数和元件参数，减小非线性失真。
通过增加放大级数、调整反馈系数或选用更高增益的场效应管，提高输出信号幅度。
06
CHAPTER
场效应管放大器的未来发展与趋势
功率增益：指放大器输出功率与输入功率之比，用于衡量放大器对信号的功率放大能力。
功率增益大小与放大器的效率、工作状态及电路元件的参数有关。
功率增益是场效应管放大器的重要性能指标，其值越大，功率放大效果越好。
01
02
带宽增益乘积是场效应管放大器的重要性能指标，其值越小，说明放大器在宽频带范围内具有较好的性能。
静态工作点的调试
调整输入和输出阻抗，使信号源和负载与放大器达到最佳匹配。
输入和输出匹配调试
通过改变反馈电阻或电容，调整放大器的通频带，以满足不同频率信号的放大需求。
频率响应调试
优化放大器电路参数，降低噪声，减小非线性失真，提高信号质量。
噪声和失真调试
放大器自激振荡
噪声过大
非线性失真严重
输出信号幅度不足
特点
原理
通过改变场效应管的栅极电压，控制源极和漏极之间的电流，从而实现信号的放大。
03
CHAPTER
场效应管放大器的性能指标
电压增益：指放大器输出电压与输入电压之比，用于衡量放大器对信号的放大能力。
电压增益大小与放大器的设计、工作状态及电路元件的参数有关。
电压增益是场效应管放大器的重要性能指标，其值越大，放大效果越好。
01
Байду номын сангаас02
03
04
通过调整反馈元件参数，优化电路结构，避免放大器自激振荡。
优化电路设计，选用低噪声元件，加强屏蔽措施，降低外部干扰。
调整静态工作点，优化放大级数和元件参数，减小非线性失真。
通过增加放大级数、调整反馈系数或选用更高增益的场效应管，提高输出信号幅度。
06
CHAPTER
场效应管放大器的未来发展与趋势
功率增益：指放大器输出功率与输入功率之比，用于衡量放大器对信号的功率放大能力。
功率增益大小与放大器的效率、工作状态及电路元件的参数有关。
功率增益是场效应管放大器的重要性能指标，其值越大，功率放大效果越好。
01
02
带宽增益乘积是场效应管放大器的重要性能指标，其值越小，说明放大器在宽频带范围内具有较好的性能。
静态工作点的调试
调整输入和输出阻抗，使信号源和负载与放大器达到最佳匹配。
输入和输出匹配调试
通过改变反馈电阻或电容，调整放大器的通频带，以满足不同频率信号的放大需求。
频率响应调试
优化放大器电路参数，降低噪声，减小非线性失真，提高信号质量。
噪声和失真调试
放大器自激振荡
噪声过大
非线性失真严重
输出信号幅度不足
特点
原理
通过改变场效应管的栅极电压，控制源极和漏极之间的电流，从而实现信号的放大。