场效应管及其基本放大电路-2
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场效应管放大电路原理场效应管放大电路原理1. 介绍场效应管(Field Effect Transistor,简称FET)是一种常用的电子器件,广泛应用于放大、开关和调节电路中。
作为一名文章写手,我将为您详细介绍场效应管放大电路的原理。
2. 场效应管概述场效应管是由源极、栅极和漏极三个主要部分组成的。
其中,栅极与源极之间的电压可以控制漏极电流的大小,从而实现信号的放大和调节。
和双极晶体管相比,场效应管具有输入电阻高、无需偏置电流等优点,因此在电子工程中得到广泛应用。
3. 场效应管放大电路的基本原理场效应管放大电路的基本原理是利用场效应管的特性来放大输入信号。
当输入信号施加在栅极上时,栅极源极间的电压将改变栅极-源极电流的大小,从而改变漏极电流。
根据场效应管工作状态的不同,可分为共源放大器、共漏放大器和共栅放大器三种。
3.1 共源放大器共源放大器是应用最广泛的一种场效应管放大电路。
在共源放大器中,输入信号通过耦合电容施加到栅极上,当信号施加后,栅极-源极电压发生变化,控制栅极-源极电流的大小,进而改变漏极电流。
共源放大器具有放大增益高、输入输出阻抗匹配等特点,适用于多种应用场景。
3.2 共漏放大器共漏放大器是场效应管放大电路的一种重要形式。
在共漏放大器中,漏极连接到电源,源极接地,输入信号通过漏极电阻耦合到栅极。
共漏放大器具有输入电阻高、输出电阻低等特点,适用于对电压放大和阻抗转换要求较高的场合。
3.3 共栅放大器共栅放大器是场效应管放大电路的另一种形式。
在共栅放大器中,信号通过源极电阻耦合到栅极,漏极连接到电源。
共栅放大器具有输入输出阻抗匹配、频率响应宽等特点,适用于高频放大和对输入频率响应要求较高的应用。
4. 实际应用案例场效应管放大电路广泛应用于各种电子设备中。
以音频放大器为例,通过合理选择场效应管的类型和工作点,可以实现对音频信号的放大和调节,保证音频设备的音质。
5. 个人观点和理解场效应管放大电路作为一种常见的放大器,具有输入电阻高、无需偏置电流、放大增益高等技术优点。
第 3章 场效应管及其基本放大电路3.1填空题(1)按照结构,场效应管可分为 。
它属于 型器件,其最大的优点是 。
(2)在使用场效应管时,由于结型场效应管结构是对称的,所以 极和 极可互换。
MOS 管中如果衬底在管内不与 极预先接在一起,则 极和 极也可互换。
(3)当场效应管工作于恒流区时,其漏极电流D i 只受电压 的控制,而与电压 几乎无关。
耗尽型D i 的表达式为 ,增强型D i 的表达式为 。
(4)一个结型场效应管的电流方程为2GS D 161mA 4U I=×− ,则该管的DSS I = ,p U = 。
(5)某耗尽型MOS 管的转移曲线如习题3.1.5图所示,由图可知该管的DSS I = ,p U = 。
(6)N 沟道结型场效应管工作于放大状态时,要求GS 0u ≥≥ ,DS u > ;而N 沟道增强型MOS 管工作于放大状态时,要求GS u > ,DS u > 。
(7)耗尽型场效应管可采用 偏压电路,增强型场效应管只能采用 偏置电路。
(8)在共源放大电路中,若源极电阻s R 增大,则该电路的漏极电流D I ,跨导m g ,电压放大倍数 。
(9)源极跟随器的输出电阻与 和 有关。
答案:(1)结型和绝缘栅型,电压控制,输入电阻高。
(2)漏,源,源,漏,源。
(3)GS u ,DS u ,2GS D DSS P 1u i I U =− ,2GS D DO T 1u i I U=−。
(4)16mA ,4V 。
(5)习题3.1.5图4mA ,−3V 。
(6)p U ,GS p u U −,T U ,GS T u U −。
(7)自给,分压式。
(8)减小,减小,减小。
(9)m g ,s R 。
3.2试分别画出习题3.2图所示各输出特性曲线在恒流区所对应的转移特性曲线。
解:3.3在带有源极旁路电容s C 的场效应管放大电路如图3.5.6(a )所示。
若图中的场效应管为N 沟道结型结构,且p 4V U =−,DSS 1mA I =。
场效应管及其基本放大电路3.2.3.1 场效应管( FET )1.场效应管的特色场效应管出生于 20 世纪 60 年月,它主要拥有以下特色:①它几乎仅靠半导体中的多半载流子导电,故又称为单级型晶体管。
②场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流,并以此命名。
③输入回路的内阻高达 107 -1012Ω;此外还拥有噪声低、热稳固性好、抗辐射能力强、耗电小,体积小、重量轻、寿命长等特色,因此宽泛地应用于各样电子电路中。
场效应管分为结型和绝缘栅型两种不一样的构造,下边分别加以介绍。
2.结型场效应管⑴结型场效应管的符号和N 沟道结型场效应管的构造结型场效应管(JFET)有 N 沟道和 P 沟道两种种类,图3-62(a) 所示为它们的符号。
N沟道结型场效应管的构造如图 3-62(b) 所示。
它在同一块 N型半导体上制作两个高混杂的P 区,并将它们连结在一同,引出电极,称为栅极 G; N 型半导体的两头分别引出两个电极,一个称为漏极 D,一个称为源极 S。
P 区与 N 区交界面形成耗尽层,漏极与源极间的非耗尽层地区称为导电沟道。
(a) 符号(b)N 沟道管的构造表示图图 3-62 结型场效应管的符号和构造表示图⑵结型场效应管的工作原理为使 N沟道结型场效应管正常工作,应在其栅 - 源之间加负向电压(即U GS0),以保证耗尽层蒙受反向电压;在漏- 源之间加正向电压u DS , 以形成漏极电流i D。
下边经过栅-源电压 u GS和漏-源电压 u DS对导电沟道的影响,来说明管子的工作原理。
①当 u DS=0V(即D、S短路)时, u GS对导电沟道的控制作用ⅰ当 u GS=0V时,耗尽层很窄,导电沟道很宽,如图3-63(a)所示。
ⅱ当 u GS增大时,耗尽层加宽,沟道变窄(图(b) 所示),沟道电阻增大。
ⅲ当u GS增大到某一数值时,耗尽层闭合,沟道消逝(图(c) 所示) , 沟道电阻趋于无穷大,称此时u GS的值为夹断电压U GS( off )。
第3章场效应管及其放大电路习题解3.1教学内容与要求本章介绍了场效应管的结构、类型、主要参数、工作原理及其基本放大电路。
教学内容与教学要求如表1.1所示。
表3.1第3章教学内容与要求3.2内容提要3.1.1场效应晶体管1.场效应管的结构及分类场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的,是电压控制型器件。
工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子(多数载流子),故又称单极型晶体管。
场效应管有两个PN结,向外引出三个电极:漏极D、栅极G和源极S。
(1)栅源控制电压的极性对JFET,为保证栅极电流小,输入电阻大的特点,栅源电压应使PN结反偏。
N沟道JFET:UGS<0;P沟道JFET:UGS>0。
对增强性MOS管,N沟道增强型MOS管,参加导电的是电子,栅源电压应吸引电子形成反型层构成导电沟道,所以UGS>0;同理,P沟道增强型MOS管,UGS<0。
对耗尽型MOS管,因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子(或负离子:N沟道掺入正离子;P沟道掺入负离子),吸引衬底的电子(或空穴)形成反型层,即UGS=0时,已经存在导电沟道,所以,栅源电压UGS 可正可负。
(2)夹断电压UGS(off)和开启电压UGS(th)对JFET和耗尽型MOS管,当|UGS|增大到一定值时,导电沟道就消失(称为夹断),此时的栅源电压称为夹断电压UGS(off)。
N沟道场效应管UGS(off)<0;P沟道场效应管UGS(off)>0。
对增强型MOS管,当UGS增加到一定值时,才会形成导电沟道,把开始形成反型层的栅源电压称为开启电压UGS(th)。
N沟道增强型MOS管UGS(th)>0;P沟道增强型MOS管UGS(th)<0。
(3)栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用场效应管的导电沟道是一个可变电阻,栅源电压uGS可以改变导电沟道的尺寸和电阻的大小。
当uDS=0时,uGS变化,导电沟道也变化但处处等宽,此时漏极电流iD=0;当uDS≠0时,产生漏极电流,iD≠0,沿沟道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。