場效應(yīng)晶體管及其放大電路《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件全集

,第三章 場效應(yīng)晶體管及其 放大電路,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),概述 場效應(yīng)管的特點(diǎn) 它是利用改變外加電壓產(chǎn)生的電場強(qiáng)度來控制其導(dǎo)電能力的半導(dǎo)體器件。 具有雙極型三極管的體積小、重量輕、耗電少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 具有輸入電阻高、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等特點(diǎn)。 在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。,場效應(yīng)管的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，場效應(yīng)管可分為兩大類： 結(jié)型場效應(yīng)管 N溝道：耗盡型 P溝道：耗盡型 絕緣柵型場效應(yīng)管 N溝道：增強(qiáng)型和耗盡型 P溝道：增強(qiáng)型和耗盡型,一、N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理 增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu)示意圖與符號 a) 結(jié)構(gòu) b) 增強(qiáng)型N溝道MOS管符號 c) 增強(qiáng)型P溝道MOS管符號,二氧化硅(SiO2)絕緣層,源極,柵極,漏極,N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu),工作原理 UGS對ID及溝道的控制作用 柵源極電壓UGS=0時,管子的漏極和源極之間沒有 導(dǎo)電通道,極間等效電阻很高,漏極電流ID近似為零。 增強(qiáng)MOS管電路,UGS足夠大時，由于靜電場作用，管子的漏極和源 極之間將產(chǎn)生一個導(dǎo)電通道（稱為溝道），極間等效 電阻較小，在UDS作用下，可以形成一定的漏極電流ID。,N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管的工作原理,特性曲線 N溝道增強(qiáng)型MOS管特性 a)轉(zhuǎn)移特性 b)輸出特性,開啟電壓,可變電阻區(qū),恒流區(qū),擊穿區(qū),二、耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管 耗盡型MOS管的結(jié)構(gòu)示意圖與符號 a) 結(jié)構(gòu) b) 耗盡型N溝道MOS管符號 c) 耗盡型P溝道MOS管符號,N溝道耗盡型管的特性 a)轉(zhuǎn)移特性 b)輸出特性,P51 增 強(qiáng) 型 NMOS 增 強(qiáng) 型 PMOS 耗 盡 型 NMOS 耗 盡 型 PMOS,三、場效應(yīng)管的主要參數(shù) 1夾斷電壓UGS（off）或開啟電壓UGS（th） 2零偏漏極電流IDSS 3漏源擊穿電壓U（BR）DS 4柵源擊穿電壓U（BR）GS 5直流輸入電阻RGS 6漏極最大耗散功率PDM 7跨導(dǎo)gm,四、結(jié)型場效應(yīng)管 結(jié)型場效應(yīng)管的圖形符號 a)N溝道 b)P溝道,結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?即在結(jié)上加正向電壓時，結(jié)電阻很低，正向電流較大，結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。 （耗盡層變窄）,加反向電壓時，結(jié)電阻很高，反向電流很小，結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。 （耗盡層變寬）,N溝道結(jié)型場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性 N溝道結(jié)型場效應(yīng)管輸出特性,耗盡型,N 溝道結(jié)型 P 溝道結(jié)型,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題,五、使用MOS管的注意事項 1MOS管柵源之間的電阻很高，使得柵極的感應(yīng)電荷不易泄放，因極間電容很小，故會造成電壓過高使絕緣柵擊穿。因此，保存MOS管應(yīng)使三個電極短接，避免柵極懸空。焊接時，電烙鐵的外殼應(yīng)良好的接地，或燒熱電烙鐵后切斷電源再焊。測試MOS場效應(yīng)管時，應(yīng)先接好線路再去除電極之間的短接，測試結(jié)束后應(yīng)先短接各電極。測試儀器應(yīng)有良好的接地。 2有些場效應(yīng)管將襯底引出，故有4個管腳，這種管子漏極與源極可互換使用。但有些場效應(yīng)管在內(nèi)部已將襯底與源極接在一起，只引出3個電極，這種管子的漏極與源極不能互換。,六、場效應(yīng)管的偏置電路及放大電路 為了不失真地放大變化信號，場效應(yīng)管放大電路必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 1、自偏壓電路 (適用于耗盡型場效應(yīng)管 ) 自偏壓：UGS=IDRS UDS=VDDID(RD+RS),增強(qiáng)型適用？,死區(qū)不開啟,2、分壓式偏置電路 適當(dāng)選擇RG1或RG2值，就可獲得正、負(fù)及零三種偏壓。,RG3阻值很大，用以隔離RG1、RG2對信號的分流作用，以保持高的輸入電阻。,3、場效應(yīng)管放大電路的微變等效電路分析法 場效應(yīng)管的微變等效電路 場效應(yīng)管的簡化微變等效電路,用微變等效電路法分析場效應(yīng)管放大電路 共源極放大電路 ）電路圖 ）微變等效電路,Ri=RG3+(RG1/RG2)RG3,RoRD,輸入電阻高,七、功率MOS管介紹 功率MOS管簡稱為VMOS管，它的不失真輸出 功率可高達(dá)幾百千瓦，漏源間的擊穿電壓可高達(dá)1000V。 N溝道增強(qiáng)型VMOS管的結(jié)構(gòu)示意圖,具有電流容量大，耐壓高 （1KV以上），跨導(dǎo)線性好， 開關(guān)速度快（可達(dá)3ns） 等優(yōu)良特性。,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題,