1、1,5 场效应管放大电路,5.1 金属-氧化物-半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET,）,* 5.3 结型场效应管 (Junction Field Effect Transistor, JFET）,*5.4 砷化镓金属-半导体场效应管(MESFET),* 5.5 各种放大器件电路性能比较,5.2 MOSFET放大电路,2,5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,5.1.5 MOSFET的主要参数,5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET,5.1.3 P沟道MO
2、SFET,5.1.4 沟道长度调制效应,3,P沟道,耗尽型,P沟道,P沟道,（耗尽型）,场效应管的分类：,4,5.1.1 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,5,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,剖面图,1. 结构（N沟道）,符号,漏极d: Drain,栅极g: Gate,源极s: source,6,5.1.1 N沟道增强型MOSFET,2. 工作原理,（1）栅源电压vGS对沟道的控制作用,VT 称为开启电压,7,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,8,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,靠
3、近漏极d处的电位升高,电场强度减小,沟道变薄,当vGS一定（vGS VT ）时，,vDS, iD,沟道电位梯度,整个沟道呈楔形分布,9,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。,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT,10,预夹断后，vDS,夹断区延长,沟道电阻, iD基本不变,2. 工作原理,（2）vDS对沟道的控制作用,11,2. 工作原理,（3） vDS和vGS同时作用时,12,3. 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, 截止
4、区 当vGSVT时，导电沟道尚未形成，iD0，为截止工作状态。,13,3. 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, 可变电阻区vDS（vGSVT）,由于vDS较小，可近似为,rdso是一个受vGS控制的可变电阻,14,3. 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, 可变电阻区,其中,15,3. 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, 饱和区 （恒流区又称放大区）,vGS VT ，且vDS（vGSVT）,是vGS2VT时的iD,V-I 特性：,16,3. V-I 特性曲线及大信号特性方程,（2）转移特性,17,5.
5、1.2 N沟道耗尽型MOSFET,1. 结构和工作原理简述（N沟道）,当vgs=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当vgs0时，将使id进一步增加。vgs0时，随着vgs的减小,漏极电流逐渐减小，直至id=0。对应id=0的vgs称为夹断电压，用符号VP表示。,18,5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET,2. V-I 特性曲线及大信号特性方程,（N沟道增强型）,饱和漏电流,19,5.1.3 P沟道MOSFET,20,5.1.4 沟道长度调制效应,实际上饱和区的曲线并不是平坦的,L的单位为m,当不考虑沟道调制效应时，0，曲线是平坦的。,修正后,
6、21,5.1.5 MOSFET的主要参数,一、直流参数,NMOS增强型,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 （1091015 ）,二、交流参数,1. 输出电阻rds,当不考虑沟道调制效应时，0，rds,22,5.1.5 MOSFET的主要参数,2. 低频互导gm,二、交流参数,考虑到,则,其中,23,5.1.5 MOSFET的主要参数,三、极限参数,1. 最大漏极电流IDM,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,24,各类场效应三极管的
7、特性曲线,绝缘栅场效应管,N 沟 道 增 强 型,P 沟 道 增 强 型,25,绝缘栅场效应管,N 沟 道 耗 尽 型,P 沟 道 耗 尽 型,26,场效应管使用注意事项：,(1)在MOS管中，若产品将衬底引出，一般来说，P衬底接低电位，N衬底接高电位。但在某些特殊的电路中，当源极的电位很高或很低时，为了减轻源衬间电压对管子导电性能的影响，可将源极与衬底连在一起。,(2)FET通常制成漏极与源极可以互换，其V-I特性没有明显的变化。但有些产品出厂时已将源极与衬底连在一起，这时源极与漏极不能对调，使用时必须注意。,(3)焊接时，电烙铁必须有外接地线，以屏蔽交流电场，防止损坏管子特别是焊接MOSF
8、ET时，最好断电后再焊接。,27,5.2 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,28,5.2.1 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）,共源极放大电路,直流通路,29,5.2.1 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）,假设工作在饱和区，即,验证是否满足,如果不满足，则说明假设错误,须满足VGS VT ，否则工作在截止区,再假设工作在可变电阻区,即,
9、30,假设工作在饱和区,满足,假设成立，结果即为所求。,解：,例：,设Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，,试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ 。,VDD=5V， VT=1V，,31,5.2.1 MOSFET放大电路,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,饱和区,需要验证是否满足,32,5.2.1 MOSFET放大电路,1. 直流偏置及静态工作点的计算,静态时，vI0，VG 0，ID I,电流源偏置,VS VG VGS,（饱和区）,33,5.2.1 MOSFET放大电路,2. 图解分析,由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同,34,5.2.1 MOSFET放大电路,3. 小信号模型分析,（1）模型,静态值 （直流）,动态值 （交流）,非线性失真项,当，vgs 2(VGSQ- VT )时，,35,5.2.1 MOSFET放大电路,3. 小信号模型分析,（1）模型,=0时,高频小信号模型,36,3. 小信号模型分析,解：例5.2.2的直流分析已求得：,（2）放大电路分析（例5.2.5）,s,37,3. 小信号模型分析,（2）放大电路分析（例5.2.5）,s,38,3. 小信号模型分析,（2）放大电路分析（例5.2.6）,共漏,39,3. 小信号模型分析,（2）放大电路分析,40,第五章 结束,
