1、返回返回1 熟悉熟悉MOSFET 、 JFET的外特性、主要的外特性、主要 參數(shù)、使用注意事項。參數(shù)、使用注意事項。2 掌握掌握FET放大電路的工作原理，靜態(tài)偏放大電路的工作原理，靜態(tài)偏置電路，會用小信號模型方法分析動態(tài)性能。置電路，會用小信號模型方法分析動態(tài)性能。3了解了解FET工作原理。工作原理?；疽螅夯疽螅焊鸥?述述4.3 4.3 結型場效應管結型場效應管4.1 4.1 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管MOSFETMOSFET）4.4 4.4 砷化鎵金屬半導體場效應管砷化鎵金屬半導體場效應管4.5 4.5 各種放大器件電路性能比較各種放大器件電路性能比較4.2 MOSFET4.2 M

2、OSFET放大電路放大電路概述1、場效應管、場效應管 利用電場效應來控制輸出電流的半導體器件利用電場效應來控制輸出電流的半導體器件 2、特點：、特點： 體積小、重量輕、耗電省、壽命長體積小、重量輕、耗電省、壽命長 輸入電阻高輸入電阻高 噪聲低噪聲低 熱穩(wěn)定好熱穩(wěn)定好 制造工藝簡單，便于集成化制造工藝簡單，便于集成化 N溝道溝道P溝道溝道增強型增強型耗盡型耗盡型N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道FET場效應管場效應管JFET結型結型MOSFET絕緣柵型絕緣柵型(IGFET)概述3、分類：、分類： 概概 述述4.3 4.3 結型場效應管結型場效應管4.1 4.1 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管

3、MOSFETMOSFET）4.4 4.4 砷化鎵金屬半導體場效應管砷化鎵金屬半導體場效應管4.5 4.5 各種放大器件電路性能比較各種放大器件電路性能比較主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：4.2 MOSFET4.2 MOSFET放大電路放大電路漏極漏極D D金屬電極金屬電極柵極柵極G G源極源極S SSiO2絕緣層絕緣層P P型硅襯底型硅襯底 高摻雜高摻雜N N區(qū)區(qū)GSD 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達電阻很高，最高可達10141014 。漏極漏極D D金屬電極金屬電極柵極柵極G G源極源極S SSiO2絕緣層絕緣層P P型硅襯底型硅襯底

4、高摻雜高摻雜N N區(qū)區(qū) 由于金屬柵極和半導體之間的絕緣層目前常用由于金屬柵極和半導體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬二氧化硅，故又稱金屬- -氧化物氧化物- -半導體場效應管，半導體場效應管，簡稱簡稱MOSMOS場效應管。場效應管。EGP型硅襯底型硅襯底N+N+GSD+UGSED+ 由結構圖可見，由結構圖可見，N+型漏區(qū)和型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被型源區(qū)之間被P型型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個背靠背的襯底隔開，漏極和源極之間是兩個背靠背的PN結。結。 當柵源電壓當柵源電壓UGS = 0 UGS = 0 時，不管漏極和源極之時，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，間所加電壓的極性如何，

5、其中總有一個其中總有一個PNPN結是反結是反向偏置的，反向電阻很向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。高，漏極電流近似為零。SDEGP型硅襯底型硅襯底N+N+GSD+UGSED+ 當當UGS 0 UGS 0 時，時，P P型襯底中的電子受到電場力的型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，填補空穴形成負離子的耗盡層；吸引到達表層，填補空穴形成負離子的耗盡層；N型導電溝道型導電溝道IDEGP型硅襯底型硅襯底N+N+GSD+UGSED+N型導電溝道型導電溝道當當UGS UGS(th后，后，場效應管才形成導電溝場效應管才形成導電溝道，開始導通，若漏道，開始導通，若漏源源之間加上一定的電壓之間加上一

6、定的電壓UDS，則有漏極電流，則有漏極電流ID產(chǎn)生。在一定的產(chǎn)生。在一定的UDS下下漏極電流漏極電流ID的大小與柵的大小與柵源電壓源電壓UGS有關。所以，有關。所以，場效應管是一種電壓控場效應管是一種電壓控制電流的器件。制電流的器件。 在一定的漏在一定的漏源電壓源電壓UDS下，使管子由不導通變下，使管子由不導通變?yōu)閷ǖ呐R界柵源電壓稱為開啟電壓為導通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th）。）。ID工作原理小結工作原理小結1. 正常放大時各極電壓極性：正常放大時各極電壓極性：G、S間加正偏壓間加正偏壓VGG S+GD、S間外加偏壓間外加偏壓VDDDS襯底襯底S2. 工作原理工作原理: (P20

7、0)(1) vGS 對對 iD的控制作用：的控制作用： vGS =0， 無導電溝道無導電溝道 iD =0 vGS 垂直電場垂直電場 vGS VT 形成導電溝道形成導電溝道 vGS 導電溝道厚度導電溝道厚度 溝道電阻溝道電阻 iD 開啟電壓剛好形成開啟電壓剛好形成導電溝道時的導電溝道時的vGS )(2) vDS對導電溝道的影響作用：對導電溝道的影響作用：vDS ( =vGS-vDS=VT )vDS 夾斷區(qū)增長夾斷區(qū)增長iD不隨不隨vDS增大而增加增大而增加 vDS iD隨隨vDS增大而增增大而增加加導電溝道傾斜，導電溝道傾斜，預夾斷預夾斷有導電溝道有導電溝道無導電無導電溝道溝道ID/mAUDS/

8、V0 0UGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4VUDSUGS/N型襯底型襯底P+P+GSD符號：符號：構造構造SiO2絕緣層絕緣層加電壓才形成加電壓才形成 P P型導電溝道型導電溝道 增強型場效應管只有當增強型場效應管只有當UGS UGS UGS(th UGS(th時才形時才形成導電溝道。成導電溝道。構造構造GSD符號：符號：SiO2絕緣層中絕緣層中摻有正離子摻有正離子預埋了預埋了N N型型 導電溝道導電溝道 由于耗盡型場效應管預埋了導電溝道，所以在由于耗盡型場效應管預埋了導電溝道，所以在UGS= 0UGS= 0時，若漏時，若漏源之間加上一定的電壓源之間加上一定的電壓UDSUD

9、S，也，也會有漏極電流會有漏極電流 ID ID 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 當當UGS達到一定負值時，達到一定負值時，N型導電溝道消失，型導電溝道消失，ID= 0，稱為場效應管處于夾斷狀態(tài)即截止）。，稱為場效應管處于夾斷狀態(tài)即截止）。這時的這時的UGS稱為夾斷電壓，用稱為夾斷電壓，用UGS(off表示。表示。 這時的漏極電流用這時的漏極電流用 IDSS表示，稱為飽和漏極電流。表示，稱為飽和漏極電流。夾斷電壓夾斷電壓 耗盡型的耗盡型的MOSMOS管管UGS= 0UGS= 0時就有導電溝道，加反向時就有導電溝道，加反向電壓到一定值時才能夾斷。電壓到一定值時才能夾斷。 UGS(off)轉移特性曲線轉移特性曲線0I

10、D/mA UGS /V-1-2-34812161 2U DSUGS=0UGS0漏極特性曲線漏極特性曲線0ID/mA16 201248121648IDSSN型襯底型襯底P+構造構造P+符號：符號：GSD預埋了預埋了P P型型 導電溝道導電溝道SiO2絕緣層中絕緣層中摻有負離子摻有負離子GSDGSDN溝道溝道GSDGSDP溝道溝道源源極極漏漏極極柵柵極極1) 開啟電壓開啟電壓 UGS(th)：是增強型：是增強型MOS管的參數(shù)管的參數(shù)2) 夾斷電壓夾斷電壓 UGS(off)：3) 飽和漏電流飽和漏電流 IDSS：是結型和耗盡型是結型和耗盡型MOS管的參數(shù)管的參數(shù)4) 低頻跨導低頻跨導 gm：表示柵源

11、電壓對漏極電流：表示柵源電壓對漏極電流 的控制能力的控制能力極限參數(shù)：最大漏極電流、耗散功率、擊穿電壓。極限參數(shù)：最大漏極電流、耗散功率、擊穿電壓。DSGSm UDUIg 電流控制電流控制 電壓控制電壓控制 控制方式控制方式電子和空穴兩種載電子和空穴兩種載流子同時參與導電流子同時參與導電電子或空穴中一種電子或空穴中一種載流子參與導電載流子參與導電類類 型型 NPN和和PNP N溝道和溝道和P溝道溝道20020 mA/V51m g rce很高很高 rds很高很高 輸入電阻輸入電阻421010 較低較低1471010 較高較高熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 差差 好好制造工藝制造工藝 較復雜較復雜 簡單，成本低

12、簡單，成本低對應電極對應電極 BEC GSD概概 述述4.3 4.3 結型場效應管結型場效應管4.1 4.1 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管MOSFETMOSFET）4.4 4.4 砷化鎵金屬半導體場效應管砷化鎵金屬半導體場效應管4.5 4.5 各種放大器件電路性能比較各種放大器件電路性能比較4.2 MOSFET4.2 MOSFET放大電路放大電路 場效應管的源極、漏極、柵極相當于雙極型晶體場效應管的源極、漏極、柵極相當于雙極型晶體管的發(fā)射極、集電極、基極。管的發(fā)射極、集電極、基極。 場效應管的共源極放大電路和源極輸出器與雙極場效應管的共源極放大電路和源極輸出器與雙極型晶體管的共發(fā)射極放大電路和

13、射極輸出器在結構型晶體管的共發(fā)射極放大電路和射極輸出器在結構上也相類似。上也相類似。 柵源電壓柵源電壓UGSUGS是由場效應管自身的電流提供的，是由場效應管自身的電流提供的，故稱自給偏壓。故稱自給偏壓。+UDD RSCSC2C1RDRG+T+_ _+_ _uiuOIS +_ _UGST為為N溝道耗盡型場效應管溝道耗盡型場效應管+UDD RSCSC2C1RDRG+T+_ _+_ _uiuOIS +_ _UGS靜態(tài)分析可以用估算法或圖解法靜態(tài)分析可以用估算法或圖解法( ( 略略 ) )估算法：估算法：UGS = RSID2GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII 將已知的將已知的UGS(off)

14、UGS(off)、IDSSIDSS代入上兩式，代入上兩式，解出解出UGSUGS、ID; ID; 由由 UDS= UDD IDRD+ RS解出解出UDS列出靜態(tài)時的關系式列出靜態(tài)時的關系式 對增強型對增強型MOSMOS管構成的放大電路需用圖解法來確管構成的放大電路需用圖解法來確定靜態(tài)值。定靜態(tài)值。+UDD RSCSC2C1RDRG+T+_ _+_ _uiuOIS +_ _UGS例：已知例：已知UDD =20VUDD =20V、RD=3kRD=3k、 RS=1kRS=1k、 RG=500kRG=500k、UGS(off)= 4VUGS(off)= 4V、IDSS=8mAIDSS=8mA，確定靜態(tài)工

15、作點。確定靜態(tài)工作點。解：用估算法解：用估算法UGS = 1 ID2GSD)41 ( 8 UIUDS= 20 2（ 3 + 1 ）= 12 V列出關系式列出關系式解出解出 UGS1 = 2VUGS1 = 2V、UGS2 = 8VUGS2 = 8V、ID1=2mAID1=2mA、ID2=8mA ID2=8mA 因因UGS2 UGS(off) UGS2 UGS(off) 故舍去故舍去 ，所求靜態(tài)解為所求靜態(tài)解為UGS = 2V ID=2mAUGS = 2V ID=2mA、+UDD RSCSC2C1RG1RDRG2RG+RLuiuo估算法：估算法：SDDDG2G1G2GSRIURRRU 將已知的將已

16、知的UGS(off)UGS(off)、IDSSIDSS代入上兩式，代入上兩式，解出解出UGSUGS、ID; ID; 由由 UDS= UDD IDRD+ RS解出解出UDS列出靜態(tài)時的關系式列出靜態(tài)時的關系式2GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII 流過流過 RG RG 的電流為零的電流為零)/(LDmioRRgUUAu gsiUU )(LDdR/RIUo RG1RDRG2RG+RL+SDGTOUiUdI交流通路交流通路)( LDgsmR/RUg )/(G2G1GiRRRr DORr 輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻 RG RG是為了提是為了提高輸入電阻高輸入電阻riri而設置的。而設置的。

17、4.2.3 4.2.3 源極輸出器源極輸出器+UDD RSC2C1RG1RG2RG+RLuiuo+RG1RSRG2RG+RL+SDGTOUiUSI+gsU交流通路交流通路1)(1)(LSmLSmu R/RgR/RgUUAioOgsUUUi )(LSSR/RIUo )( LSgsmR/RUg 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù))(LSgsmgsR/RUgU CDDSDSGS uiuRU DS1V1.5VUGS=0.5V0ID/mA16 2012481216482V2.5V（Junction type Field Effect Transistor-JFET）4.3 結型場效應管( P225( P225 P

18、230 P230 自學自學 ) )要求：要求：了解了解JFET結構、工作原理；結構、工作原理；掌握掌握JFET特性、符號。特性、符號。掌握掌握JFET工作在放大區(qū)時外加工作在放大區(qū)時外加電壓極性：電壓極性：4. 熟悉熟悉P237 表表5.5. 1P234（不要求）（不要求）4.5.1各種各種FET的特性及使用注意事項的特性及使用注意事項 (P236 自學自學 理解理解)一、各種一、各種FETFET的特性比較的特性比較 (P237 (P237 表表5.5.1)5.5.1)二、使用注意事項二、使用注意事項4.4 4.4 砷化鎵金屬半導體砷化鎵金屬半導體FETFET4.5 4.5 各種放大器的特性及使用注意事項各種放大器的特性及使用注意事項1 1、襯底處理：襯底源極、襯底處理：襯底源極S S2 2、D D、S S可互換使用可互換使用4.5.2各種放大器件電路性能比較各