【正文】 P溝道 G S D G S D G S D JFET符號 d g s d g s 耗盡型 場效應(yīng)管放大電路的三種組態(tài) 場效應(yīng)管放大電路 根據(jù)場效應(yīng)管在放大電路中的連接方式，場效應(yīng)管放大電路分為三種組態(tài)：共源極電路、共柵極電路和共漏極電路 共源極電路（對應(yīng)共射電路）： 柵極是輸入端，漏極是輸出端，源極是輸入輸出的公共電極。 6．場效應(yīng)管制造工藝簡單，且具有功耗低等優(yōu)點(diǎn)；因而場效應(yīng)管易于集成，被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。 3．場效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。 耗盡型 NMOS管 1). 耗盡型 NMOS管結(jié)構(gòu)示意圖 s g d N+ N+ SiO2 Al b 耗盡層 （導(dǎo)電溝道） 反型層 P N溝道耗盡型 MOS管符號 P溝道耗盡型 MOS管符號 G S D G S D 耗盡型 MOS管 s g d N+ N+ SiO2 Al b 耗盡層 （導(dǎo)電溝道） 反型層 P N溝道耗盡型 MOS管 當(dāng) vGS為負(fù)時(shí)，溝道變窄，溝道電阻變大， iD減小。 P N+ S G D N+ GSvDSv– + + – 溝道形成以后，在漏 源極間加上正向電壓 vDS，就有漏極電流產(chǎn)生。 導(dǎo)電溝道增厚 溝道電阻減小 P N+ S G D N+ N溝道增強(qiáng)型 MOSFET的工作原理 GSvDSv– + + – (1) vGS對溝道的控制作用 , vDS=0 當(dāng) vGSVT時(shí)，電場增強(qiáng) 將 P襯底的電子吸引到表面，這些電子在柵極附近的 P襯底表面便形成一個(gè) N型薄層，稱為 反型層 形成導(dǎo)電溝道 出現(xiàn)反型層 且與兩個(gè) N+區(qū)相連通，在漏源極間形成 N型導(dǎo)電溝道 。 P N+ S G D N+ 以 P型半導(dǎo)體作襯底 形成兩個(gè) PN結(jié) SiO2保護(hù)層 Al金屬電極 從襯底引出電極 兩邊擴(kuò)散兩個(gè)高濃度的 N區(qū) Al金屬電極 Al金屬電極 N溝道增強(qiáng)型 MOSFET P N+ S G D N+ 半導(dǎo)體 Semiconductor 氧化物 Oxide 金屬 Metal 表示符號 G S D MOSFET N P+ S G D P+ P溝道增強(qiáng)型 MOSFET的結(jié)構(gòu) 表示符號 G S D P N+ S G D N+ N溝道增強(qiáng)型 MOSFET的工作原理 GSvDSv– + + – 與 JFET相似，MOSFET的工作原理同樣表現(xiàn)在： 柵壓 vGS對溝道導(dǎo)電能力的控制， 漏源電壓 vDS對漏極電流的影響。絕緣柵型場效應(yīng)管又稱為金屬 氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)管（ MOSFET）具有更高輸入電阻，可高達(dá) 1015 ?。 N溝道（相當(dāng)于 NPN） P溝道（相當(dāng)于 PNP） 增強(qiáng)型 耗盡型 N溝道（ NPN） P 溝道 （ PNP） N溝道（ NPN） P溝道 （ PNP） （耗盡型） FET 場效應(yīng)管 JFET 結(jié)型 MOSFET 絕緣柵型 FET分類： D S G N 符號 結(jié)型場效應(yīng)管（ JFET） 一、結(jié)構(gòu) 圖 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖 N型溝道 N型硅棒 柵極 源極 漏極 P+ P+ P 型區(qū) 耗盡層(PN 結(jié) ) 在漏極和源極之間加上一個(gè)正向電壓 ， N 型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電 。 本章是本課程的難點(diǎn)，但不是本課程的重點(diǎn)。 它具有輸入阻抗高，噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。 場效應(yīng)管分類 結(jié)型場效應(yīng)管（ JFET） 絕緣柵場效應(yīng)管 （ MOSFET） 特點(diǎn) 單極型器件 (一種載流子導(dǎo)電 )； 輸入電阻高； （ ≥107～ 1015?） 工藝簡單 、 易集成 、 功耗小 、 體積小 、噪聲低 、 成本低等 。 符號 G D S N溝道 MOSFET 耗盡型 增強(qiáng)型 P溝道 N溝道 P溝道 絕緣柵型場效應(yīng)管的類別 絕緣柵型場效應(yīng)管（ MOSFET） 結(jié)型場效應(yīng)管的輸入電阻雖然可達(dá) 106～ 109?，在使用中若要求輸入電阻更高，仍不能滿足要求。 耗盡型 MOS管在 vGS=0時(shí)，已有導(dǎo)電溝道存在。 P N+ S G D N+ GSvDSv– + + – 開始形成溝道時(shí)的柵源極電壓稱為 開啟電壓，用 VT表示 。 只有當(dāng) vGS≥VT時(shí)，方能形成溝道。 DiGSvDSvGi+ + – – 輸出特性 TGS Vv ?TGS Vv ? MOSFET的特性曲線 CvDSD GS)|f(vi ??2 4 0 6 10 20 mA/DiVDS /vTGSDS Vvv ??可變電阻區(qū) 放大區(qū) 截止區(qū) 擊穿區(qū) 0 VGS /vVV 2T ?VVv 2TGS ??2 4 0 6 10 20 mA/DiVDS /vTGSDS Vvv ??轉(zhuǎn)移特性曲線 Vv 3GS ?Vv 4GS ?V3 V4mA/Di Vv 10DS ?輸出特性曲線 MOSFET的特性曲線 耗盡型 NMOS管 1). 耗盡型 NMOS管結(jié)構(gòu)示意圖 s g d N+ N+ SiO2 Al b 耗盡層 （導(dǎo)電溝道） 反型層 P 耗盡型 NMOS管 在vGS=0時(shí)，漏源極間已有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生，通過施加負(fù)的柵源電壓（夾斷電壓）使溝道消失，而 增強(qiáng)型NMOS管 在 vGS≥VT時(shí)才出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。 2．場效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由 vGS控制 iD，其跨導(dǎo)gm一般較小，因此場效應(yīng)管的放大能力較差；三極管是電流控制電流器件，由 iB控制 iC。 5．場效應(yīng)管源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大；而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時(shí)，其特性差異很大，b值將減小很多。 P 溝道場效應(yīng)管 圖 P溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖 N+ N+ P型溝道 G S D P 溝道場效應(yīng)管是在 P 型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的 N 型區(qū) (N+)， 導(dǎo)電溝道為 P 型 ， 多數(shù)載流子為空穴 。 場效應(yīng)管（ FET）放大電路 根據(jù)前面講的場效應(yīng)管的 結(jié)構(gòu) 和 工作原理 ，和雙極性三極管比較可知，場效應(yīng)管 具有放大作用 。 場效應(yīng)管（ FET）放大電路的 組成原則： 靜態(tài)分析： 估算法、圖解法。 而場效應(yīng)管是 電壓控制器件 ，故組成放大電路時(shí)，應(yīng)給場效應(yīng)管 設(shè)置偏置偏壓 ： 合適的柵極電壓（簡稱柵壓，為 Q點(diǎn)電壓） ， 保證放大電路具有合適的工作點(diǎn)，避免輸出波形產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真 。 1. 直流偏置電路 （ 1）自 偏壓電路 vGS vGS = iDR 可見該電路的 直流偏壓是靠本身源極電阻 Rs上的壓降設(shè)置 的， 故名自給偏壓式電路 。 vGS 柵極電阻 RG 的作用： (1)為柵偏壓提供通路 (2)瀉放柵極積累電荷 源極電阻 RS 的作用： 提供負(fù)柵偏壓 漏極電阻 RD 的作用： 把 iD 的變化變?yōu)? uDS 的變化 UGSQ = UGQ – USQ = – IDQRS )( SDDDDDS RRIUU ???vGS = iDR （ 2）分壓式自 偏壓電路 SGGS VVV ??RIVRR R DDDg2g1g2 ???這種直流偏置電路類同于 自舉式射極輸出器 的偏置電路。 vGS = 2PGSD S SD )1( VvIi ??VDS