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场效晶体管及其放大电路共19页

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场效应管及其放大电路PPT课件

场效应管及其放大电路PPT课件
金属 Metal
氧化物 Oxide
半导体 Semiconducto
r
表示符号 G
G S
D
S D
N+
N+
P
第11页/共92页
P沟道增强型MOSFET的结构
表示符号
D
G
S
G
D
S
P+
P+
N
第12页/共92页
N沟道增强型MOSFET的工作原理
与JFET相似， MOSFET的工作 原理同样表现在：
–
vDS +
(2) 动态：能为交流信号提供通路。
场效应管（FET）放大电路的分析方法：
静态分析：估算法、图解法。 动态分析：微变等效电路法。
第33页/共92页
4.5.1 静态工作点与偏置电路 但由于两种放大器件各自的特点，故不能将双极 性三极管放大电路的三极管简单地用场效应管取代， 组成场效应管放大电路。
双极性三极管是电流控制器件，组成放大电路时， 应给双极性三极管设置偏置偏流。
绝缘栅场效应管（MOSFET）
特点
单极型器件(一种载流子导电)；
输入电阻高；（≥107～1015） 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、 噪声低、成本低等。
第5页/共92页
FET分类：
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET 绝缘栅型
N沟道（相当于NPN）
（耗尽型） P沟道（相当于PNP）
增强型
N沟道（NPN） P 沟道 （PNP）
6．场效应管制造工艺简单，且具有功耗低等优点；因而场 效应管易于集成，被广泛用于大规模和超大规模集成电路 中。
第26页/共92页
结型场效应管

第3章 场效应晶体管及其放大电路

第3章 场效应晶体管及其放大电路
uDS
曲线特点
(1) 对于不同的uDS，对应的转移特性曲线不同。
(2) 当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。
北方民族大学
模拟电子技术基础
iD iD
I DSS
uGS0V uGS1 uGS2 uGS3 uGS4
uGS(off)
uGS3 uGS1 uGS1 O uGS O
uDS
当管子工作于恒流区时
2. 绝缘栅型场效应管，简称IGFET (Isolated Gate Field Effect Transistor)。
北方民族大学
模拟电子技术基础
3.1 结型场效应管
3.1.1 结型场效应管的结构和类型
N沟道JFET 结构示意图
sgd
SiO2 保护层
P+
N P+
北方民族大学
模拟电子技术基础
形成SiO2保护层
型晶体管。 (c) 体积小、重量轻、耗电省、寿命长。 (d) 噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺
简单。 (e) 在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。
北方民族大学
模拟电子技术基础
场效应管的类型 场效应管按结构可分为 1. 结型场效应管，简称JFET (Junction Field Effect Transistor)。
c. 当uDS进一步增大 –
(2) 零偏漏极电流IDSS (也称为漏极饱和电流)
I i DSS DUDS常 (数 UGS(o)f f ) UG S0
北方民族大学
模拟电子技术基础
(3) 直流输入电阻RGS
R UI GS
GS
G
UDS常 数(0V) UGS常 数(10V)
2．交流参数

场效晶体管放大电路

场效晶体管放大电路
8
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第二节 结型场效晶体管
一、电路图形符号和分类
结型场效晶体管的结构示意图和符号如下图所示，3个电极是漏极d、源极s和 栅极g。 结型场效晶体管可分为P沟道和N沟道两种，电路符号是以栅极的箭头指向来区 别。
14
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
P沟道增强型绝缘栅场效晶体管 结构示意图及电路符号
N沟道增强型绝缘栅场效晶体管是用一块杂质浓度较低的P型硅片作衬底， B 为衬底引线。在硅片上面扩散两个高浓度N型区(图中N+区)，各用金属线引出电极， 分别称为源极s和漏极d，在硅片表面生成一层薄薄的二氧化硅绝缘层，绝缘层上 再制作一层铝金属膜作为栅极g。
1
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第一节 绝缘栅场效晶体管
一、结构
绝缘栅场效晶体管（MOS管）分为增强型和耗尽型两类，各类又有P沟道和N 沟道两种。
N沟道增强型绝缘栅场效晶体管 结构示意图及电路符号
电沟道，因此漏极电流ID=0，管子处于截止状态。
当VGS增加至某个临界电压时，感应电子 层将两个分离的N+区接通，形成N型导电沟道， 于是产生漏极电流ID，管子开始导通。
继续加大VGS，导电沟道就会愈宽，输出
电流ID也就愈大。

场效应晶体管放大电路优秀课件

场效应晶体管放大电路优秀课件

-15 -10 -5 O
G PN S
场效应晶体管放大电路优秀课件
uDS +
G
N P
_
uGS
_
4
uGS / V
D iD
+
S
uDS
_
• 另：NPN型晶体管与 PNP型晶体管特性曲线 也以纵轴对称
c iB P iC bN
P iE e
iB =80uA
iC / mA 40
i B 40uA
i B 20 uA
不易受静电影响
易受静电影响
不易大规模集成
适宜大规模和超大规模集成
场效应晶体管放大电路优秀课件
场效应管放大电路
c
D
D
b
G
G
e
S
场效应晶体管放大电路优秀课件
B
S
共源组态基本放大电路
VDD
VDD
R g1
R d C2
Rg1
Rd
C2
C1
VT ID
C1
VT
ui
R g2 U G U S
Rs
Cs
uo
ui
i B 5 uA -3 -2 -1
30
20
10 uCE/ V
O
iB / uA 40
30
20
10
场效应晶体管放大电路优秀课件
0.5
O
u BE / V
晶体管类型 项目
结构
BJ双极T型V晶体S管(FBJTE) T
场效应晶体管(FET)
NPN型 PNP型
结
型：N沟道, P沟道
绝缘栅增强型： N沟道 ,P沟道
Cs
R

晶体管放大电路PPT课件

晶体管放大电路PPT课件

RL R C // R L
负载电阻越小，放大倍数越小。
第19页/共49页
输入电阻
根据输入• 电阻的定义：
•
Ii
U
•
Ib
Ri
i
•
Ii
r R •
U i
b
be
R b //rbe rbe
•
Ic
•
RL •
bIB
Uo
RC
电路的输入电阻越大，从信号源取 得的电流越小，因此一般总是希望得到 较大的的输入电阻。
u 计算输入电阻ri u 计算输出电阻ro
第17页/共49页
3）用微变等效电路求动态指标
ui
uo
共射极放大电路
第18页/共49页
画微变等效电路
•
•
•
Ii
Ib
Ic
电压放大倍数 (Au)
•
•
Ui Ib rbe
•
•
Uo b Ib RL
r •
U i
Rb
b
e
•
RL •
bIB
Uo
RC
Au
b RL rbe
Ui Ii
=Rb//[rbe+(1+ b)RL]
第36页/共49页
3、输出电阻
•
Ii
•
Us
置0 Rs
•
Ui
Rb
•
Ib rbe
Re
保留
•
Ic
•
bIb
ro
用加压求流法求输出电阻。
第37页/共49页
（加电压求流法）
Rs Rs // RB
ro=Re//
rbe 1+ b

第3章 场效晶体管及场效晶体管放大电路

第3章 场效晶体管及场效晶体管放大电路

3.3 场效晶体管的比较
场效晶体 管的分类
FET 场效晶体管
JFБайду номын сангаасT 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
（耗尽型）
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
3.3 各种场效晶体管的比较
N
沟
道
绝增
缘 栅
强 型
场P
效沟
应道 管增
强
型
N 沟 道 耗
绝尽 缘型
栅
场P 效沟 应道 管耗
UDS
UGS
iD
++++ + +++
电沟M道O，SF在EUT是DS的利作用用栅下源形电成压i的D.
----
大 电小荷当，的UG来 多S>改少U变，GS(半从th)导而时体控, 沟表制道面漏加感极厚生电， 沟流道的电大阻小减。少，在相同UDS的作 用下，iD将进一步增加。
反型层
开始时无导电沟道，当在UGSUGS(th)时才形成沟 道,这种类型的管子称为增强型MOS管
iD(mA)
漏极饱和电流，用IDSS表示。
当UGS＞0时,将使iD进一步增加。
当UGS＜0时，随着UGS的减小漏
极电流逐渐减小，直至iD=0，对应
iD=0的UGS称为夹断电压，用符号
UP表示。
UP
UGS(V)
N沟道耗尽型MOS管可工作在UGS0或UGS>0
N沟道增强型MOS管只能工作在UGS>0
3. N沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线
)2
(
UGS（off）
uGS
0)

第3章 场效应晶体管及其放大电路-PPT精品文档


Al g
d
N+
N+
SiO2保护层
P
b
北方民族大学
模拟电子技术基础
SiO2保护层
s
Al 引出两个电极
g
引出栅极
d
N+
两边扩散两个高 浓度的N区
N+
形成两个PN结
以P型半导P 体作衬底
从衬底引出电极
北方民族大学
模拟电子技术基础
SiO2保护层
s
Al g
d
管子组成
a. 金属 （Metal)
b. 氧化物 (Oxide)
– s–
uDS
g
uGS +
+ iD d
b.PN结在漏极端 的反偏电压最大 uDG= uDS–uGS
N
c.当uDG=|UGS(off) | 时沟道出现预夹 断
P+
N型导电沟道
P+
北方民族大学
模拟电子技术基础
uDS 、uGS共同对沟道的控制作用动画演示
北方民族大学
模拟电子技术基础
小结 (1) JFET是利用uGS 所产生的电场变化来改变沟道电 阻的大小。 即JFET是利用电场效应控制沟道中流通的电流大小， 因而称为场效应管。
模拟电子技术基础
c． 0> uGS=UGS(off)
uDS =0
(a) PN结合拢
s–
uGS
g +
d
(b) 导电沟 道夹断
UGS(off)——
N
栅源截止电压或
夹断电压
PP+ +
N型导电沟道
P+
北方民族大学
模拟电子技术基础

场效应晶体管放大电路


N
N
G
P+ P+
UDS G
P+ P+
UDS
UGS
S
S
第3页/共34页
Sect
3.1.2 JFET特性曲线
1. 输出特性曲线：
iD f (U DS )∣ UGS const
可变电阻区 线性放大区 ID=gm UGS 击穿区
2. 转移特性曲线：
ID
I
DSS
(1
U GS UP
)
2
IDSS：饱和栅极漏极电流,
着源极、栅极的次序焊在电路上； • 电烙铁或测试仪表与场效应晶体管接触时，均
第15页/共34页
各种场效应管所加偏压极性小结
结型
N沟道(uGS＜0) P沟道(uGS＞0)
场效应管
绝缘栅型
增强型
耗尽型
PN沟沟道道((uuGGSS＜＞00)) N沟道(uGS极性任意) P沟道(uGS极性任意)
uo
u gs
g m u gs
u ds
S
GD
Id
RG
Ui
Ugs
gm Ugs RD
RL
Uo
R2
R1
S
第26页/共34页
动态分析：
G
电压放大倍数
Id
RL
D
RG
Ugs
Ui R2R1RD g源自 UgsRL Uo•
•
Ui Ugs
S
ri
•
ro
Au gm R'L
•
•
Uo gm Ugs (RD // RL )
ID(mA)
第8页/共34页
UGS=6V

第3章 场效应晶体管及其放大电路《模拟电子技术基础》课件(全集)-精品文档


场效应管的分类
根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类： • 结型场效应管
N沟道：耗尽型 P沟道：耗尽型
• 绝缘栅型场效应管
N沟道：增强型和耗尽型 P沟道：增强型和耗尽型
一、N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理
源极 栅极 漏极
二氧化硅(SiO2) 绝缘层 增强型MOS管的结构示意图与符号
耗尽型
U 2 ID IDSS ( 1 GS ) U GS(off)
N沟道结型场效应管转移特性
N沟道结型场效应管输出特性
D G
ID
D U D S G
ID
D G
ID
P
N
P
P
N
P
U D S
P
P
U D S
U G S S IS
U G S S IS
U G S S IS
(a) U , U U | P| G S＜0 路分析法
场效应管的微变等效电路
dI D g U 常数 m DS dU GS
场效应管的简化微变等效电路
用微变等效电路法分析场效应管放大电路
共源极放大电路 ａ）电路图 ｂ）微变等效电路
U I ( R // R ) g U R ' g U ' o d D L m GS L m iR L U O A g R ' u m L U i
六、场效应管的偏置电路及放大电路 为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路 必须设置合适的静态工作点。 增强型适用？ 1、自偏压电路 (适用于耗尽型场效应管 ) 死区不开启 自偏压：UGS=－ID· RS
UGS 2 I I ( 1 ) D DSS UGS (off ) 1 I D UGS RS

第3章 场效晶体管及场效晶体管放大电路讲解

3.1 结型场效晶体管 3.2 绝缘栅型场效晶体管 3.3 各种场效晶体管的比较 3.4 场效晶体管放大电路
3. 1 结型场效应管
一、结构
D 漏极
耗尽层 (PN 结)
符 号
P 型区 栅极 G
N
P+
型 沟
P+
道
N
N型硅棒
S 源极
在漏极和源极之间加 上一个正向电压，N 型半 导体中多数载流子电子可 以导电。
-1
-2
VDD
-3 击穿区
-4
-5 夹--76断区 O UP 8V
uDS /V
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。
(1) 输出特性 iD f ( u ) DS uGS const.
(2) 转移特性 iD f ( u ) GS uDS const.
iD

I DSS ( 1
要求：
1、掌握场效应管的分类、特点、特性曲线及参 数，了解其结构、工作原理。
2、掌握场效应管放大电路的分析方法和指标计 算。
场效晶体管分类：
FET 场效晶体管
JFET 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
N沟道 P沟道
第3 章 效晶体管及场效晶体管放大电路
根据结构和工作原理不同,场效应管可分为 两大类:结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应 管(IGFET).
场效应管：一种载流子参与导电，利用输入回路的电场 效应来控制输出回路电流的三极管，又称单极型三极管。
单极型器件(一种载流子导电)；
特点
输入电阻高；
工艺简单、易集成、功耗小、体积小、 成本低。
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UGS 25010250110ID
+ C3
410ID
C1 +
解I之D得0.9(1U4G S)2
ui RG
RG2
RS
CS
UGS1V ID0.5mA
动态分析
输入电阻： r i R G R G 1 /R /G 2 R G
输出电阻： ro RD
输出电压： Uo Id RL'gmUgsRL'
场效应管等效电RL路'：RD//RL
跨导：gm
使用绝缘栅场效应 管时，要注意选择 适当的参数，不要 超极限使用。
特别要注意：在保 存及安装时，应使 三个电极保持短路； 焊接烙铁须接地良 好。
gm =
ID U GS
U DS
载流子
场效应管和双极型晶体管的比较
双极型晶体管
场效应管
两种载流子同时参与 只有一种载流子参与导 导电故称为双极型晶 电故称为单极型晶体管 体管
载电阻RL=10k。所用场效应管为N沟道耗尽型， IDSS =0.9mA，UGS(off)=–4V，gm=1.5mA/V。
RG1 RD
求：静态值、电压放大倍数
+Ucc
+ C3
解 由直流偏置电路，
C1 +
UG SRGR 1GR 2G2UDDIDRS
ui RG
RG2
RS
VGIDRS
CS
及 IDIDS(1SUG UG (SoSf)f)2
1gm gm RR'LS'
ui
RG RG1
G
RL’
S
RS’ RG2
u0
3.源极输出器
RG1 C1 +
ui RG
RG2
+UDD
T + C2
RS
u0
电压放大倍数
U oI S(RS//RL)
gmU gs(RS//RL)
AuU U o i 1 gm g(m R (S R/S//R/L R)L)1 特点与晶体管的
二、场效应管放大电路
1、自给偏压 偏置电路
静态值：
+UDD UGS ISRS
C1
RD
+ C2
IDRS RS：源极电阻；
+
CS：源极旁路电容；
ui
u0 RG：栅极电阻；
RG
RS
CS
RD：漏极电阻；
C1、C1 ：耦合电容；
只适用于N沟道耗尽型绝缘栅场效晶体管
2、分压式偏置电路
例 已 知 UDD =20V ， RG=10k ， RS=10k ， RG1= 200k，RG2=51k，RG=1M ，输出端接有负
15.9.1 绝缘栅场效晶体管N沟道
增强型
P沟道
绝缘栅场效应
管的分类
耗尽型
N沟道
P沟道
1、增强型绝缘栅场效应管
SG
D
D
漏极：D
N+
N+
P
栅极：G G
S 源极：S
UGS
S
GD
N+
N+
P
N沟道增强型绝缘栅场效应管 导电沟道的形成
ED S EG G D ID
N+
N+
P
开启电压UGS（th）
在一定的漏—源电压 UDS 下 ， 使 场 效 应 管 由不导通变为导通的 临界栅—源电压，称 为开启电压。
Ui UgsUoU g s gm U g(sR S//R L) 射极输出器一样
作业
P90 15.9.1
谢谢！
xiexie!
谢谢！
xiexie!
场效晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常 用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大 电路。
场效晶体管的源极、漏极、栅极相当于双极型 晶体管的发射极、集电极、基极。
场效晶体管的共源极放大电路和源极输出器与双 极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结 构上也相类似。
场效晶体管放大电路的分析与双极型晶体管放 大电路一样，包括静态分析和动态分析。
控制方式 类型 放大参数
输入电阻 输出电阻 热稳定性 制造工艺 对应极
电流控制 NPN型和PNP型 20-100
rce=102-104 很高 差 较复杂 基极 发射极 集电极
电压控制 N沟道和P沟道 gm=1-5mA/V rds=107-1014 很高 好 简单、成本低 栅极 源极 漏极
15.9.2 场效晶体管放大电路
S
G
D
D
P+
P+
N
G S
2、耗尽型绝缘栅场效应管
S
G
D
增强型绝缘栅场效应管在
加电压后才能生成沟道，
而耗尽型场效应管是有原
始沟道存在的。
N+
N+
若在场效应管加上栅源电
压UGS，则原始沟道的大 P
小将受该电压的控制，即 漏源之间的导电能力受栅
N沟道耗尽型绝缘栅管的结构
源电压UGS控制。
D
G S
对应的符号
耗尽型绝缘栅场效应管的特性曲线
ID (mA)
ID (mA) 1
UDS=常数
12 IDSS
8
UGS(off)
4
UGS(V)
UGS=0V
-1 -2
-3 -2 -1 0 1 2
转移特性曲线
0 漏极特性曲线 UDS(V)
转移特性方程：IDIDS(1SUG UG S (oSf)f)2
场效应管的主要参数：
开启电压：UGS(th) 夹断电压：UGS(off) 饱和漏源电流：IDSS 漏源击穿电压：UDS(BR) 栅源击穿电压：UGS(BR)
N沟道增强型绝缘栅场效应管的导通
N沟道增强型场效应管的特性曲线
ID (mA)
ID (mA) 4V
UDS=常数
3V
UGS(th)
UGS(V)
0 无 沟
有沟道
0
道
2V UGS=1V
UDS(V)
转移特性曲线
（输入电压对输出电流的 控制特性）
漏极特性曲线 (也叫输出特性曲线)
P沟道增强型绝缘栅场效应管的结构及表示符号：
gmuGS
电压放大倍数：
Au
Uo
U
o
U i U gs
gmRL'
ui
RG
RG1
RL‘
u0
RG2
交流通路
当源极的上部分电阻未被旁路时
U oI D R 'L gm U gR s'L
Ui
U gsIDRS ' U gsgmU g
sRS '
Ug
s(1gmRS ' )
gmuGS
故电压放路
例 已 知 UDD =20V ， RG=10k ， RS=10k ， RG1=200k，RG2=51k，RG=1M ，输出端
接有负载电阻RL=10k。所用场效应管为N沟道
耗 尽 型 ， IDSS=0.9mA ， UGS(off)= – 4V ，
gm=1.5mA/V。
RG1 RD
+Ucc