電工第10章 基本放大電路

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1、第第10章章 基本放大電路基本放大電路10.1 ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIBICUCE無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEOQIBUBEQUCEICUBEIB無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時: uo

2、 = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量動態(tài)分析動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析靜態(tài)分析uitOuotOIB，IC，UBE，UCE 直流分量直流分量ib，iC，ube，uce 交流分量交流分量iB，iC，uBE，uCE 總總 量量Ib，IC，Ube，Uce 交流分量有效值交流分量有效值0iBtIBibI

3、bm符號含義：符號含義：RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL放大電路無信號輸入（放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。）時的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的直流通路。 (1)靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。確定放大電路的靜態(tài)值。直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+U

4、CCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE10.2.1UCC = UBE +I B RBI B = （UCC UBE） / RB UCC / RB 若若UCC UBE I C= I B + I CEO I B UCE = UCC - I C RC +UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：A40mA04. 0mA30012BCCBRUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU +UCCRBRCT+UBEUCEICIBIEEECCCCCERIR

5、IUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB10.2.2 靜態(tài)圖解法靜態(tài)圖解法UBE =UCC - RBIBIB = IBQ輸入回路靜態(tài)圖解：輸入回路靜態(tài)圖解：iB = （uBE）UBE = UBEQ線性部分非線性部分 線性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBERBRCICIBUCEUBE+UCCUCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCQB0UCE = UCC RCICIB = IBQICQUCEQQUCCUCCRCiCuC

6、E0IC = f（UCE）IB =常量常量輸出回路靜態(tài)圖解輸出回路靜態(tài)圖解IC = ICQUCE = UCEQ直流負載線UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCiCuCEIB =IBQICQUCEQQ UCCUCCRC0輸入、輸出回路靜態(tài)圖解分析輸入、輸出回路靜態(tài)圖解分析UBE = UBEQIB = IBQUCE = UCEQIC = ICQUCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ 圖圖(a)(a)中，沒有設置靜中，沒有設置靜態(tài)偏置，不能放大。態(tài)偏置，不能放大。圖圖(b)(b)中，有靜態(tài)偏置中，有靜態(tài)偏置, ,但但ui被被EB 短路，不能引起短路，不能引起i iB B的變的變化，所以不能

7、放大?；?，所以不能放大。UCCRCC1C2TRLuoui(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)_+如圖所示電路，能否放大交流信號？請說明理由如圖所示電路，能否放大交流信號？請說明理由。思考思考與與練習練習+圖圖(c)(c)中，有靜態(tài)中，有靜態(tài)偏置偏置, ,有變化的有變化的iB和和ic, , 但因沒有但因沒有RC ，不能把集電極電，不能把集電極電流的變化轉化為電流的變化轉化為電壓的變化送到輸出壓的變化送到輸出端端, ,所以不能放大所以不能放大交流電壓信號。交流電壓信號。UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+ 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一把非線性元件晶

8、體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。一個線性元件。 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近在靜態(tài)工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近似代替。似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)AuAu、輸入電阻、輸入電阻r ri i、輸出電阻、輸出電阻r ro o等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CE

9、bbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶體管的晶體管的C、E之間可用一之間可用一受控電流源受控電流源ic= ib等效代替。等效代替。RBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbebirIU LcoR

10、IU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI + +- -RSiIbIcISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -iUoUbIeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu SESRiIiUirSESRiIiUiii IUr 輸入電阻輸入電阻iiIUri beB/rR 時時，當當beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU

11、 Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRIoUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSEiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步驟：的步驟：1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求or外加外加oICRcoIII

12、 bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S EERbbo IIIIEoSBbeoSBbeo/RURRrURRrU）（）（）（SbeESbeEESbeo/1/1/11RRrRRRrRRRRrr外加外加1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S ErbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIoIorERI）（Sbeo/ RRrr1.關于關于 A u beLrRAu 1) RC或或 RL增大，增大，A u也增大。也增大。2） rbe)mA()mV(26)1(

13、)(200EbeIr 3）uo與與ui 反相反相2.關于關于ri rO （ r ri i較大好，較大好， rO較小好）較小好）r ri i較小較小 1 1）I Ii i大，信號源的功率大，增加其負擔。大，信號源的功率大，增加其負擔。 2 2）U Ui i減小，減小， r ri i 上分壓小，上分壓小， UoUo減小。減小。 3 3） r ri i 為前級的負載，為前級的負載，r ri i較小，較小，A u 。rO較大較大 作為后級的輸入（相當于電源內阻）分作為后級的輸入（相當于電源內阻）分 壓大，帶載能力差。壓大，帶載能力差。圖 交流負載線 QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAI

14、CiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoQ2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE 在固定偏置放大電路中，在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，當溫度升高時，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當上式表明，當UCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關有關，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCC

15、EOBC)1( IRUUIII 溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點沿負載線上移。點沿負載線上移。iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使高使 IC 增加時，能夠自動減少增加時，能夠自動減少IB，從而抑制，從而抑制Q點的變點的變化，保持化，保持Q點基本穩(wěn)定。點基本穩(wěn)定。OB2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定，不隨溫度變化。不隨溫度變化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERE

16、RLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定從從Q點點穩(wěn)定的角度來穩(wěn)定的角度來看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。損耗，降低輸入電阻。而而VB過高必使過高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定時，勢

17、一定時，勢必使必使UCE減小，從而減減小，從而減小放大電路輸出電壓的小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。動態(tài)范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+ 對交流：對交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro與固定

18、偏置電路相同與固定偏置電路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRIiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIBRI 開路短路法求開路短路法求CSLobSbCLRIUrIIIRUEbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr ？即：

19、即： Sos EUAu考慮信號源內阻考慮信號源內阻RS 時時iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+ 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1) (1) 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) (3

20、) 輸入電阻輸入電阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 03EBEBEC RUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(1E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 EbeBi) 1 (/RrRr k03.8 EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 iUi

21、IbIcIoUbISEeIBRI2.上、下限頻率和通頻帶上、下限頻率和通頻帶.（1）下限頻率）下限頻率 和上限頻率和上限頻率3.影響放大電路頻率特性的主要因素影響放大電路頻率特性的主要因素（1）低頻區(qū)）低頻區(qū)RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSLEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBR

22、LEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiI 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：orrbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiILbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo.

23、在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內阻信號源內阻RS= 100，試求試求: :(1) 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 IB、IE 及及 UCE； 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSmA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+

24、UBEIIBIC3 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE兩級之間通過耦合電容兩級之間通過耦合電容 C2 與下級輸入電阻連接與下級輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2 由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流由于電容有隔直作用，所以每級放大電路

25、的直流通路互不相通，通路互不相通，。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2第一級第一級第二級第二級212ioi1oiouuuAAUUUUUUA 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+ +- -oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/ rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L222io2rRUUAu 1iirr L2CL2/ RRR 2oorr 如圖所示的兩級電壓放

26、大電路，如圖所示的兩級電壓放大電路，已知已知1= 2 =50, T1和和T2均為均為3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k (1) 兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。A8 . 9mA2750)(110000.624) (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 (B1E1 II V77. 10V2749. 024E1E1CCCE RIUU RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R

27、 B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUIRB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k A 2 . 19mA5096. 02C2B2 IIV71. 6)V5 . 751. 010(96. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiU

28、B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等等于第一級的輸入電阻于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻的輸入電阻ri1與負載有關，而射極輸出器的負載即與負載有關，而射極輸出器的負載即是第二級輸入電阻是第二級輸入電阻 ri2。2ir1iirr 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R

29、2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (2) 計算計算 r i和和 r 0 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir k 349 02650)(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (3)(3)求各級電壓的放大倍

30、數(shù)及總電壓放大倍數(shù)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù) 994 022 950)(1322 9)501 ()1 ()1 (L111beL111u.RrRA 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (3)(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2 RrRAu 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)9 . 1

31、718)(994. 021 uuuAAARRB1C1uiuoTT12UCE1+UCCE2RRC2+ 前、后級靜態(tài)工作點的相互影響 當放大器的輸入電壓 ui = 0 時，其輸出電壓uO往往不為常數(shù)，稱這種現(xiàn)象為放大器的零點漂移。tu0o 出現(xiàn)零點漂移的原因出現(xiàn)零點漂移的原因： 多級直接耦合放大器的放大倍數(shù)很高。輸入級由于管子特性、參數(shù)隨溫度變化等因素引起輸出電壓很大的變化，從而導致整個放大器無法正常工作。直接耦合放大器的零點漂移圖10.5 典型基本差動放大電路 圖10.6 典型基本差動放大電路 1.電路構成與特點電路構成與特點2.靜態(tài)分析靜態(tài)分析 靜態(tài)時，兩管集電極對地電位相等，靜態(tài)時，兩管集電

32、極對地電位相等，即即1=2。故兩管集電極之間電位差為零，。故兩管集電極之間電位差為零，即輸出電壓即輸出電壓=1-2=0。圖10.8 基本差動放大電路差模輸入時的交流通路 3.差模特性分析差模特性分析 在電路完全對稱的情況下，這兩個交在電路完全對稱的情況下，這兩個交流電流之和在流電流之和在兩端產(chǎn)生的交流壓降為零，兩端產(chǎn)生的交流壓降為零，因此，圖因此，圖10.8的差模輸入交流通路中，射的差模輸入交流通路中，射極電阻極電阻被短路。被短路。圖10.9 帶負載的差動放大電路 4.共模特性分析共模特性分析圖10.10 共模輸入時基本差放電路的交流通路 流過流過的交流電流為單管射極電流的的交流電流為單管射極

33、電流的兩倍，所以共模輸入時的交流通路中，射兩倍，所以共模輸入時的交流通路中，射極電阻不能被短路，其上有交流壓降。極電阻不能被短路，其上有交流壓降。 差動放大電路的輸入、輸出形式差動放大電路的輸入、輸出形式1.單端輸入單端輸入2.單端輸出單端輸出+UCCR1R2RLT1T2BiC1iC2 uOiOUCC特點：T1和T2兩個晶體管特性相同且輪流導通，提高輸出功率。 互補對稱電路結構對稱，采 用正負對稱電源，靜態(tài)時無直流電壓輸出，負載可直接接到發(fā)射極，實現(xiàn)了直接耦合。電路為射級輸出器，輸出電阻小，帶負載能力強。R3uiB2B1+D1D2圖10.15 LM386典型應用電路 目前場效晶體管應用得最多的

34、是目前場效晶體管應用得最多的是以二氧化硅作為絕以二氧化硅作為絕緣介質的金屬緣介質的金屬氧化物氧化物半導體絕緣柵型場效晶體管半導體絕緣柵型場效晶體管，這種場效晶體管簡稱為，這種場效晶體管簡稱為CMOS管管。 與普通晶體管相比，場效晶體管除了具有普通晶與普通晶體管相比，場效晶體管除了具有普通晶體管體積小、重量輕、壽命長等優(yōu)點外，還具有輸入體管體積小、重量輕、壽命長等優(yōu)點外，還具有輸入阻抗高、動態(tài)范圍大、熱穩(wěn)定性能好、抗輻射能力強阻抗高、動態(tài)范圍大、熱穩(wěn)定性能好、抗輻射能力強、制造工藝簡單、便于集成等優(yōu)點。近年來場效晶體、制造工藝簡單、便于集成等優(yōu)點。近年來場效晶體管的發(fā)展非常迅速，很多場合取代了普

35、通晶體管，特管的發(fā)展非常迅速，很多場合取代了普通晶體管，特別是大規(guī)模集成電路，大都由場效晶體管構成。別是大規(guī)模集成電路，大都由場效晶體管構成。 場效晶體管場效晶體管實物圖實物圖 絕緣柵型場效晶體管中，目前常用的是以二氧化硅絕緣柵型場效晶體管中，目前常用的是以二氧化硅SiO2SiO2作為金屬作為金屬鋁柵極和半導體之間的絕緣層，簡稱鋁柵極和半導體之間的絕緣層，簡稱MOS管管。它有。它有N溝道溝道和和P溝道溝道兩兩類，而每一類又分類，而每一類又分增強型增強型和和耗盡型耗盡型兩種。所謂增強型就是兩種。所謂增強型就是UGS0時時，漏源之間沒有導電溝道，即使在漏源之間加上一定范圍內的電壓，漏源之間沒有導電

36、溝道，即使在漏源之間加上一定范圍內的電壓，也沒有漏極電流；反之，也沒有漏極電流；反之，。 左圖是左圖是N溝道增強型溝道增強型MOS管管的結構圖：一塊雜質濃度較低的的結構圖：一塊雜質濃度較低的P P型硅片作為襯底型硅片作為襯底B，在其中擴散，在其中擴散兩個兩個N+區(qū)作為電極，分別稱為源區(qū)作為電極，分別稱為源極極S和漏極和漏極D。半導體表面覆蓋一。半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅（層很薄的二氧化硅（SiO2SiO2）絕緣）絕緣層，在漏源極間的絕緣層上再制層，在漏源極間的絕緣層上再制造一層金屬鋁，稱為柵極造一層金屬鋁，稱為柵極G。這。這就構成了一個就構成了一個N溝道增強型溝道增強型MOS管。顯然管。

37、顯然它的柵極與其它電極間它的柵極與其它電極間是絕緣的。是絕緣的。柵極漏極源極二氧化硅絕緣層P型硅襯底鋁 N溝道增強型溝道增強型MOS管圖符號管圖符號 P溝道增強型溝道增強型MOS管圖符號管圖符號 MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠前已連接好)，且N溝道增強型溝道增強型MOS管不存在管不存在原始溝道原始溝道。因此，當UGS=0 時，增強型MOS管的漏源之間相當于有兩個背靠背的兩個背靠背的PN結結，所以即使在D、S間加上電壓，無論UDD的極性如何，總有一個PN結處于反偏狀態(tài)，因此場效應管不能導通，場效應管不能導通，ID=0。P結結 UDD P型硅襯底型硅襯底PDSGNNP結結U

38、GS怎樣才能產(chǎn)生導電溝道呢？怎樣才能產(chǎn)生導電溝道呢？+耗盡層耗盡層導電溝道導電溝道 在G、S間加正電壓，即柵極、襯底間加UGS（與源極連在一起），由于二氧化硅絕緣層的存在，故沒有電流。但是金屬柵極被充電而聚集正電荷。 P型襯底中的多子空穴被正電荷構成的電場排斥向下運動，在表面留下帶負電的受主離子，形成耗盡層。隨著G、S間正電壓的增加，耗盡層加寬。 當UGS增大到一定值時，襯底中的少子電子被正電荷吸引到表面，在耗盡層和絕緣層之間形成了一個N型薄層，這個反型層構成了漏源之間的導電溝道，這時的UGS稱為開啟電壓UT。UGS繼續(xù)增加，襯底表面感應電子增多，導電溝道加寬，但耗盡層的寬度卻不再變化。即用U

39、GS的大小可以控制導電溝道的寬度。 由上述分析可知，由上述分析可知，N溝道增強型溝道增強型MOS管在管在UGSUT時，導電溝道不能形時，導電溝道不能形成，成，ID=0，這時管子處于，這時管子處于；當當UGS=UT時，導電溝道開始形成，此時，導電溝道開始形成，此時若在漏源極間時若在漏源極間加正向電壓加正向電壓UDD，就會有漏極電流就會有漏極電流ID產(chǎn)生產(chǎn)生，管子開始管子開始；UGSUT時，隨著時，隨著UGS的增大，導電溝道逐漸變寬，溝道電阻漸小，漏極的增大，導電溝道逐漸變寬，溝道電阻漸小，漏極電流電流ID漸大漸大。這種漏極電流。這種漏極電流ID隨柵極電位隨柵極電位UGS的變化而變化的關系，稱為的

40、變化而變化的關系，稱為MOS管的管的。 P襯底應接低電位，襯底應接低電位，N襯底應接高電位；當源極電位很高或很低時，應與襯底相連襯底應接高電位；當源極電位很高或很低時，應與襯底相連通常漏極和源極可以互換，若出廠時源極和襯底相連，應注意漏、源極則不能對調通常漏極和源極可以互換，若出廠時源極和襯底相連，應注意漏、源極則不能對調 MOS管的柵源電壓不能接反，但可在開路狀態(tài)下保存。管的柵源電壓不能接反，但可在開路狀態(tài)下保存。MOS管的襯底應與電路中管的襯底應與電路中 最低電位相連。應特別注意：最低電位相連。應特別注意：MOS在不使用時柵極不能懸空，務必將各電極短接！在不使用時柵極不能懸空，務必將各電極短接！ 焊接焊接MOS管時，應斷電后再焊。管時，應斷電后再焊。