(1-1)
第十六章基本放大电路
(5)
(1-2)
场效应管是电压控制元件,多子导电，输入阻抗高，
温度稳定性好。
16.11 场效应管及其放大电路三极管是电流控制元件，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。
增强型耗尽型
N沟道
P沟道
N沟道
P沟道
N沟道
P沟道场效应管绝缘栅场效应管结型场效应管
(1-3)
16.11.1 绝缘栅场效应管一、结构和电路符号
P
N N
GS D
P型基底两个 N区
SiO2绝缘层导电沟道金属铝
G
S
D
N沟道增强型
(1-4)
N 沟道耗尽型P
N N
GS D
预埋了导电沟道
G
S
D
在栅极下方的 SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当 uGS=0时，这些正离子已经感应出了沟道,
(1-5)
N
P P
GS D
G
S
D
P 沟道增强型
(1-6)
P 沟道耗尽型
N
P P
GS D
G
S
D
预埋了导电沟道
(1-7)
二,MOS管的工作原理以 N 沟道增强型为例
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS=0时
D-S 间相当于两个反接的
PN结
ID=0
对应截止区
(1-8)
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS>0时
UGS足够大时
（ UGS>VT） 将 P
区少子电子聚集到 P区表面,形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流 id。
感应出电子
VT称为阈值电压
(1-9)
UGS较小时，导电沟道相当于电阻将 D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。
P
N N
GS D
UDSUGS
(1-10)
i
(mA)D
GS = 6V
u
u
= 5VGS
= 4V
u
GS
u
= 3VGS
u
DS (V)
D
i
(mA)
10V
1
2
3
4
1
4
3
2
(V)
u
GS
2 4 6
UT
iD=f(uGS)?uDS=常数三、增强型 N沟道 MOS管的特性曲线输出特性曲线 转移特性曲线
(1-11)
一个重要参数 —— 跨导 gm
gm=?iD/?uGS? uDS=const
gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。
在转移特性曲线上,gm为的曲线的斜率。
在输出特性曲线上也可求出 gm。
1
(mA)
DS
u
= 6V
= 3V
u
u
GS (V)
1
D
6
2
4
i
4
3
= 5V
(mA)
2
4
3
i
D
GS
2
10V
(V)
△ u GS
i△
D
GS
u△
i△
D
(1-12)
N沟道增强型 MOS管的基本特性
uGS ＜ UT，管子截止
uGS ＞ UT，管子导通
uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压
uDS作用下，漏极电流 ID越大
(1-13)
四、耗尽型 N沟道 MOS管的特性曲线耗尽型的 MOS管 UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。
转移特性曲线
0
ID
UGS
VT
(1-14)
输出特性曲线
ID
U DS0
UGS=0
UGS<0
UGS>0
(1-15)
N沟道 耗尽型 MOS管的 特点当 uGS=0时，就有沟道，加入 uDS，就有 iD。
当 uGS＞ 0时，沟道增宽,iD进一步增加。
当 uGS＜ 0时，沟道变窄,iD减小。
(1-16)
16.11.3 场效应管放大电路
(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。
(2) 动态：能为交流信号提供通路。
静态分析,估算法、图解法。
动态分析,微变等效电路法。
分析方法：
(1-17)
很大，
可忽略。
G
S
D
uGS
iD
uDS
S
G D
ugs gmugs uds
S
G D
rDSugs gmugs uds
一,场效应管的微变等效电路
(1-18)
二,场效应管的共源极放大电路一、静态分析求,UDS和 ID。
设,VG>>UGS
则,VG?VS
而,IG=0
所以：
UDD=20V
uo
RSui C
S
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150k
50k
1M
10k
10k
G
D
S
10k
V5U
RR
RV
DD
21
2
G
mA5.0
R
V
R
VI
S
G
S
S
D
V10)( DSDDDDS RRIUU
(1-19)
uo
UDD=20V
RSui C
S
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150k
50k
1M
10k
10k
G
D
S 10k
二、动态分析
s
g
R2R1
RG
RL'
d
RLRD
微变等效电路
gsmUg?gsU?
(1-20)
s
g
R2R1
RG
RL'
d
RLRD
gsU? gsmUg?iU
oU?
gsi UU
)//( LDgsmo RRUgU
Lmu RgA '
21 // RRRr Gi
M0 37 5.1
ro=RD=10k?
(1-21)
三,源极输出器
uo
+UDD
RSui
C1
R1
RG
R2 RL
150k
50k
1M
10k
D
S
C2G
一、静态分析
VS?VG
mA5.0
R
V
R
VI
S
G
S
S
D
UDS=UDD- VS =20-5=15V
V5
21
1
DDG U
RR
RU
(1-22)
uo
+UDD
RSui
C1
R1
RG
R2 RL
150k
50k
1M
10k
D
S
C2G
Lgsmgs
Lgsm
i
o
u RUgU
RUg
U
U
A
1
1
Lm
Lm
Rg
Rg
iU?
oU?
gsU?
gsmUg?
dI?
ri roro?
g
R2R1
RG
s
d
RLRS
微变等效电路二、动态分析
(1-23)
ri roro?
g
R2R1
RG
s
d
RLRS
微变等效电路
21 // RRRr Gi
M0 37 5.1
输入电阻 ri
(1-24)
输出电阻 ro 加压求流法
mgsm
gs
d
o gUg
U
I
Ur 1?
Soo Rrr //
U?
I?dI?g
d
微变等效电路
roro?
R2R1
RG
s RS
gsU?
gsmUg?
(1-25)
小结
(1) 场效应管放大器输入电阻很大。
(2) 场效应管共源极放大器 (漏极输出 )输入输出反相，电压放大倍数大于 1；输出电阻 =RD。
(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于 1且约等于 1；输出电阻小。
(1-26)
第 16章结束
第十六章基本放大电路
(5)
(1-2)
场效应管是电压控制元件,多子导电，输入阻抗高，
温度稳定性好。
16.11 场效应管及其放大电路三极管是电流控制元件，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。
增强型耗尽型
N沟道
P沟道
N沟道
P沟道
N沟道
P沟道场效应管绝缘栅场效应管结型场效应管
(1-3)
16.11.1 绝缘栅场效应管一、结构和电路符号
P
N N
GS D
P型基底两个 N区
SiO2绝缘层导电沟道金属铝
G
S
D
N沟道增强型
(1-4)
N 沟道耗尽型P
N N
GS D
预埋了导电沟道
G
S
D
在栅极下方的 SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当 uGS=0时，这些正离子已经感应出了沟道,
(1-5)
N
P P
GS D
G
S
D
P 沟道增强型
(1-6)
P 沟道耗尽型
N
P P
GS D
G
S
D
预埋了导电沟道
(1-7)
二,MOS管的工作原理以 N 沟道增强型为例
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS=0时
D-S 间相当于两个反接的
PN结
ID=0
对应截止区
(1-8)
P
N N
GS D
UDSUGS
UGS>0时
UGS足够大时
（ UGS>VT） 将 P
区少子电子聚集到 P区表面,形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流 id。
感应出电子
VT称为阈值电压
(1-9)
UGS较小时，导电沟道相当于电阻将 D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。
P
N N
GS D
UDSUGS
(1-10)
i
(mA)D
GS = 6V
u
u
= 5VGS
= 4V
u
GS
u
= 3VGS
u
DS (V)
D
i
(mA)
10V
1
2
3
4
1
4
3
2
(V)
u
GS
2 4 6
UT
iD=f(uGS)?uDS=常数三、增强型 N沟道 MOS管的特性曲线输出特性曲线 转移特性曲线
(1-11)
一个重要参数 —— 跨导 gm
gm=?iD/?uGS? uDS=const
gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。
在转移特性曲线上,gm为的曲线的斜率。
在输出特性曲线上也可求出 gm。
1
(mA)
DS
u
= 6V
= 3V
u
u
GS (V)
1
D
6
2
4
i
4
3
= 5V
(mA)
2
4
3
i
D
GS
2
10V
(V)
△ u GS
i△
D
GS
u△
i△
D
(1-12)
N沟道增强型 MOS管的基本特性
uGS ＜ UT，管子截止
uGS ＞ UT，管子导通
uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压
uDS作用下，漏极电流 ID越大
(1-13)
四、耗尽型 N沟道 MOS管的特性曲线耗尽型的 MOS管 UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。
转移特性曲线
0
ID
UGS
VT
(1-14)
输出特性曲线
ID
U DS0
UGS=0
UGS<0
UGS>0
(1-15)
N沟道 耗尽型 MOS管的 特点当 uGS=0时，就有沟道，加入 uDS，就有 iD。
当 uGS＞ 0时，沟道增宽,iD进一步增加。
当 uGS＜ 0时，沟道变窄,iD减小。
(1-16)
16.11.3 场效应管放大电路
(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。
(2) 动态：能为交流信号提供通路。
静态分析,估算法、图解法。
动态分析,微变等效电路法。
分析方法：
(1-17)
很大，
可忽略。
G
S
D
uGS
iD
uDS
S
G D
ugs gmugs uds
S
G D
rDSugs gmugs uds
一,场效应管的微变等效电路
(1-18)
二,场效应管的共源极放大电路一、静态分析求,UDS和 ID。
设,VG>>UGS
则,VG?VS
而,IG=0
所以：
UDD=20V
uo
RSui C
S
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150k
50k
1M
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G
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21
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D
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(1-19)
uo
UDD=20V
RSui C
S
C2
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RG
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RL
150k
50k
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G
D
S 10k
二、动态分析
s
g
R2R1
RG
RL'
d
RLRD
微变等效电路
gsmUg?gsU?
(1-20)
s
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R2R1
RG
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)//( LDgsmo RRUgU
Lmu RgA '
21 // RRRr Gi
M0 37 5.1
ro=RD=10k?
(1-21)
三,源极输出器
uo
+UDD
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C1
R1
RG
R2 RL
150k
50k
1M
10k
D
S
C2G
一、静态分析
VS?VG
mA5.0
R
V
R
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S
G
S
S
D
UDS=UDD- VS =20-5=15V
V5
21
1
DDG U
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(1-22)
uo
+UDD
RSui
C1
R1
RG
R2 RL
150k
50k
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10k
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C2G
Lgsmgs
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i
o
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1
1
Lm
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RG
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RLRS
微变等效电路二、动态分析
(1-23)
ri roro?
g
R2R1
RG
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微变等效电路
21 // RRRr Gi
M0 37 5.1
输入电阻 ri
(1-24)
输出电阻 ro 加压求流法
mgsm
gs
d
o gUg
U
I
Ur 1?
Soo Rrr //
U?
I?dI?g
d
微变等效电路
roro?
R2R1
RG
s RS
gsU?
gsmUg?
(1-25)
小结
(1) 场效应管放大器输入电阻很大。
(2) 场效应管共源极放大器 (漏极输出 )输入输出反相，电压放大倍数大于 1；输出电阻 =RD。
(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于 1且约等于 1；输出电阻小。
(1-26)
第 16章结束
