5.1 金属 -氧化物 -半导体（ MOS）场效应管
5.3 结型场效应管（ JFET）
*5.4 砷化镓金属 -半导体场效应管
5.5 各种放大器件电路性能比较
5.2 MOSFET放大电路
P沟道耗尽型
P沟道
P沟道
N沟道增强型 N沟道
N沟道
（耗尽型）
FET
场效应管
JFET
结型
MOSFET
绝缘栅型
(IGFET)
耗尽型,场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型,场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：
5.1 金属 -氧化物 -半导体
（ MOS）场效应管
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
5.1.5 MOSFET的主要参数
5.1.2 N沟道耗尽型 MOSFET
5.1.3 P沟道 MOSFET
5.1.4 沟道长度调制效应
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
1,结构 （ N沟道） L,沟道长度 W,沟道宽度 tox：绝缘层厚度通常 W > L
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
剖面图
1,结构 （ N沟道）
符号
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
2,工作原理
（ 1） vGS对沟道的控制作用当 vGS≤0 时无导电沟道,d,s间加电压时，也无电流产生。
当 0<vGS <VT 时产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道）,d,s间加电压后，没有电流产生。
当 vGS >VT 时在电场作用下产生导电沟道,d,s间加电压后，将有电流产生。
vGS越大，导电沟道越厚
VT 称为开启电压
2,工作原理
（ 2） vDS对沟道的控制作用
靠近漏极 d处的电位升高
电场强度减小?沟道变薄当 vGS一定（ vGS >VT ）时，
vDSID沟道电位梯度?
整个沟道呈 楔形分布当 vGS一定（ vGS >VT ）时，
vDSID沟道电位梯度?
当 vDS增加到使 vGD=VT 时，
在紧靠漏极处出现预夹断。
2,工作原理
（ 2） vDS对沟道的控制作用在预夹断处,vGD=vGS-vDS =VT
预夹断后,vDS夹断区延长
沟道电阻ID基本不变
2,工作原理
（ 2） vDS对沟道的控制作用
2,工作原理
（ 3） vDS和 vGS同时作用时
vDS一定,vGS变化时给定一个 vGS,就有一条不同的 iD – vDS 曲线。
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
c o n s t,DSD GS)( vvfi
① 截止区当 vGS＜ VT时,导电沟道尚未形成,iD＝ 0,为截止工作状态 。
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
c o n s t,DSD GS)( vvfi
② 可变电阻区
vDS≤（ vGS－ VT）
] )([ DSDSTGSnD 22 vvv VKi
由于 vDS较小，可近似为
DSTGSnD )( vv VKi 2
常数?
GSD
DS
d s o
v
v
di
dr
)( TGSn VK v2
1 rdso是一个受 vGS控制的可变电阻
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
② 可变电阻区
DSTGSnD )( vv VKi 2
)( TGSnd s o VKr v2
1
n：反型层中电子迁移率
Cox,栅极 （ 与衬底间 ） 氧化层单位面积电容 本征电导因子oxn'n CK
LWLWKK 22 oxnnn C?
其中
Kn为电导常数,单位,mA/V2
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
③ 饱和区
（ 恒流区又称放大区 ）
vGS >VT,且 vDS≥ （ vGS－ VT）
2)( TGSnD VKi v
22 1 )(
T
GS
Tn VVK
v
21 )(
T
GS
DO VI
v
2TnDO VKI? 是 vGS＝ 2VT时的 iD
V-I 特性：
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 2）转移特性
c o n s t,GSD DS)( vvfi
21 )(
T
GS
DOD VIi
v
5.1.2 N沟道耗尽型 MOSFET
1,结构和工作原理 （ N沟道）
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
5.1.2 N沟道耗尽型 MOSFET
2,V-I 特性曲线及大信号特性方程
21 )(
P
GSD S SD
VIi
v
21 )(
T
GS
DOD VIi
v （ N沟道增强型）
5.1.3 P沟道 MOSFET
5.1.4 沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的
)()( DSTGSnD vv 12VKi )()(
DS
T
GS
DO v
v 11 2
VI
L的单位为?m1V 1.0
L
当不考虑沟道调制效应时,?＝ 0，曲线是平坦的。
修正后
5.1.5 MOSFET的主要参数一、直流参数
NMOS增强型
1,开启电压 VT （增强型参数）
2,夹断电压 VP （耗尽型参数）
3,饱和漏电流 IDSS （耗尽型参数）
4,直流输入电阻 RGS （ 109Ω～ 1015Ω ）
二、交流参数
1,输出电阻 rds
GSD
DS
ds
Vi
r v
D
12
TGSnds
1])([
iVKr
v
当不考虑沟道调制效应时,?＝ 0,rds→∞
5.1.5 MOSFET的主要参数
DS
GS
D
m
V
ig
v?
2,低频互导 gm
二、交流参数考虑到 2TGSnD )( VKi v
则
DSDS GS
2
TGSn
GS
D
m
)]([
VV
VKig
v
v
v?
)(2 TGSn VK v
n
D
TGS )( K
iVv
Dn2 iK?
L
WK
2
C oxn
n
其中
5.1.5 MOSFET的主要参数
end
三、极限参数
1,最大漏极电流 IDM
2,最大耗散功率 PDM
3,最大漏源电压 V（ BR） DS
4,最大栅源电压 V（ BR） GS
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
2,图解分析
3,小信号模型分析
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
（ 1）简单的共源极放大电路 （ N沟道）
直流通路共源极放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
（ 1）简单的共源极放大电路 （ N沟道）
DD
g2g1
g2
GS VRR
RV
2)( TGSnD VVKI
dDDDDS RIVV
假设工作在饱和区,即 )(
TGSDS VVV
验证是否满足 )(
TGSDS VVV
如果不满足,则说明假设错误须满足 VGS > VT,否则工作在截止区再假设工作在可变电阻区
)( TGSDS VVV即
dDDDDS RIVV
DSTGSnD )( vv VKI 2
假设工作在饱和区满足 )(
TGSDS VVV
假设成立,结果即为所求 。
解：
V2V54060 40 DD
g2g1
g2
G S Q
VRR
RV
mA2.0mA)12)(2.0()( 22TGSnDQ VVKI
V2V)]15)(2.0(5[dDDDD S Q RIVV
例,设 Rg1=60k?,Rg2=40k?,Rd=15k?，
220 V/mA.n?K
试计算电路的静态漏极电流 IDQ和漏源电压 VDSQ 。
VDD=5V,VT=1V，
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
（ 2）带源极电阻的 NMOS共源极放大电路
2)( TGSnD VVKI
饱和区需要验证是否满足 )(
TGSDS VVV
SGGS VVV
)(2 dDDDDS RRIVV
])([ SSSSDD
g2g1
g2 VVV
RR
R
)( SSD VRI
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算静态时,vI＝ 0,VG＝ 0,ID＝ I
电流源偏置
VS ＝ VG － VGS
2TGSnD )( VVKI （ 饱和区 ）
5.2.1 MOSFET放大电路
2,图解分析由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同
5.2.1 MOSFET放大电路
3,小信号模型分析
2TGSnD )( VKi v 2TgsG S Qn )( VVK v 2gsTG S Qn ])[( v VVK
2gsngsTG S Qn2TG S Qn )(2)( vv KVVKVVK
（ 1）模型
DQI? gsmvg? 2gsnvK?
静态值
（直流）
动态值
（交流）
非线性失真项当,vgs<< 2(VGSQ- VT )时,DQD Ii?
gsmvg? dDQ iI
5.2.1 MOSFET放大电路
3,小信号模型分析
（ 1）模型
DQD Ii? gsmvg? dDQ iI
gsmd vgi?
0时高频小信号模型
3,小信号模型分析解：例 5.2.2的直流分析已求得：
mA5.0DQ?I V2GS Q?V
V75.4D S Q?V
V/mA1
V/mA)12(5.02
)(2 TG S Qnm
VVKg
（ 2）放大电路分析 （例 5.2.5）
s
3,小信号模型分析
（ 2）放大电路分析 （例 5.2.5）
dgsmo Rg vv
)1()( mgsgsmgsi RgRg vvvv
Rg
RgA
m
dm
i
o
1 v
v
v
g2g1i // RRR?
do RR?
Si
i
S
i
i
o
S
o
s RR
RAA
vv v
v
v
v
v
v
s
3,小信号模型分析
（ 2）放大电路分析 （例 5.2.6）
)//(
)//)((
dsgsmgs
dsgsm
i
o
rRg
rRgA
vv
v
v
v
v
1)//(1 )//(
dsm
dsm?
rRg
rRg
)(
)//(1
)//(
Si
i
dsm
dsm
S
i
i
o
S
o
s
RR
R
rRg
rRg
A
v
v
v
v
v
v
v
共漏
3,小信号模型分析
（ 2）放大电路分析
g2g1i // RRR?
m
ds
m
ds
t
t
o
1
////
11
1
g
rR
g
rR
i
R
v
end
5.3 结型场效应管
5.3.1 JFET的结构和工作原理
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法
5.3.1 JFET的结构和工作原理
1,结构
# 符号中的箭头方向表示什么？
2,工作原理
① vGS对沟道的控制作用当 vGS＜ 0时
（以 N沟道 JFET为例）
当沟道夹断时，对应的栅源电压 vGS称为 夹断电压 VP （ 或 VGS(off) ）。
对于 N沟道的 JFET,VP <0。
PN结反偏 耗尽层加厚沟道变窄。
vGS继续减小，沟道继续变窄。
2,工作原理 （以 N沟道 JFET为例）
② vDS对沟道的控制作用当 vGS=0时,vDS ID?
G,D间 PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。
当 vDS增加到使
vGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。
此时 vDS? 夹断区延长? 沟道电阻
ID基本不变?
2,工作原理 （以 N沟道 JFET为例）
③ vGS和 vDS同时作用时当 VP <vGS<0 时，导电沟道更容易夹断，
对于同样的 vDS,ID的值比 vGS=0时的值要小。
在预夹断处
vGD=vGS-vDS =VP
综上分析可知
沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，
所以场效应管也称为单极型三极管 。
JFET是电压控制电流器件,iD受 vGS控制。
预夹断前 iD与 vDS呈近似线性关系；预夹断后，
iD趋于饱和。
# 为什么 JFET的输入电阻比 BJT高得多？
JFET栅极与沟道间的 PN结是反向偏置的，因此 iG?0，输入电阻很高。
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
c o n s t,DSD GS)( vvfi
2,转移特性
c o n s t,GSD DS)( vvfi
)0()1( GSP2
P
GS
D S SD v
v V
VIi
1,输出特性与 MOSFET类似
3,主要参数
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法
1,FET小信号模型
（ 1）低频模型
（ 2）高频模型
2,动态指标分析
（ 1）中频小信号模型
2,动态指标分析
（ 2）中频电压增益
（ 3）输入电阻
（ 4）输出电阻忽略 rds，
iv gsv Rg gsmv? )1( mgs Rg v
ov dgsm Rg v?
mvA
Rg
Rg
m
dm
1
//ii RR
由输入输出回路得则
g
i
i iR
v
)]//([ g2g1g3 RRR? )]//([)1( g2g1g3mgsgs RRRRgrr通常则 )//(
g2g1g3i RRRR
do RR?
Rgrr )1( mgsgs
gs
gs
gsm
gs
gs
gs )(
r
Rg
r
v
v
v
v
end
*5.4 砷化镓金属 -半导体场效应管本节不做教学要求，有兴趣者自学
5.5 各种放大器件电路性能比较
5.5 各种放大器件电路性能比较组态对应关系：
CE
BJT FET
CS
CC CD
CB CG电压增益：
BJT FET
be
Lc )//(
r
RR
)//)(1(
)//()1(
Lebe
Le
RRr
RR
be
Lc )//(
r
RR
CE：
CC：
CB：
)////( Lddsm RRrg?
)////(1
)////(
Ldsm
Ldsm
RRrg
RRrg
ds
Ld
Ld
ds
m
//
1
)//)(
1
(
r
RR
RR
r
g
CS：
CD：
CG：
beb // rR
输出电阻：
cR
)//)(1(// Lebeb RRrR
1
)//(// bebs
e
rRRR
1//
be
e
rR
cR
BJT FET
输入电阻：
CE：
CC：
CB：
CS：
CD：
CG：
很高
m
1//
gR
很高
CE：
CC：
CB：
CS：
CD：
CG,dds //Rr
m
ds
1////
gRr
dds //Rr
5.5 各种放大器件电路性能比较解：
画中频小信号等效电路例题放大电路如图所示。已知
，mS 18m?g,1 0 0
试求电路的中频增益、输入电阻和输出电。
， k 1ber
例题
gsmVg?
iVgsV? 2gsm RVg?
bI? bI bI
oV? cgsmcb RVgRI
MVA?
2m
cm
1 Rg
Rg
6.128
gi RR?
co RR?
M 5
则电压增益为
sgi RRR
i
o
V
V
由于则
k 20
s
o
sM V
VA
V?
i
o
s
i
V
V
V
V
M
is
i VA
RR
R
6.1 2 8M VA?
end
根据电路有
5.3 结型场效应管（ JFET）
*5.4 砷化镓金属 -半导体场效应管
5.5 各种放大器件电路性能比较
5.2 MOSFET放大电路
P沟道耗尽型
P沟道
P沟道
N沟道增强型 N沟道
N沟道
（耗尽型）
FET
场效应管
JFET
结型
MOSFET
绝缘栅型
(IGFET)
耗尽型,场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型,场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：
5.1 金属 -氧化物 -半导体
（ MOS）场效应管
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
5.1.5 MOSFET的主要参数
5.1.2 N沟道耗尽型 MOSFET
5.1.3 P沟道 MOSFET
5.1.4 沟道长度调制效应
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
1,结构 （ N沟道） L,沟道长度 W,沟道宽度 tox：绝缘层厚度通常 W > L
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
剖面图
1,结构 （ N沟道）
符号
5.1.1 N沟道增强型 MOSFET
2,工作原理
（ 1） vGS对沟道的控制作用当 vGS≤0 时无导电沟道,d,s间加电压时，也无电流产生。
当 0<vGS <VT 时产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道）,d,s间加电压后，没有电流产生。
当 vGS >VT 时在电场作用下产生导电沟道,d,s间加电压后，将有电流产生。
vGS越大，导电沟道越厚
VT 称为开启电压
2,工作原理
（ 2） vDS对沟道的控制作用
靠近漏极 d处的电位升高
电场强度减小?沟道变薄当 vGS一定（ vGS >VT ）时，
vDSID沟道电位梯度?
整个沟道呈 楔形分布当 vGS一定（ vGS >VT ）时，
vDSID沟道电位梯度?
当 vDS增加到使 vGD=VT 时，
在紧靠漏极处出现预夹断。
2,工作原理
（ 2） vDS对沟道的控制作用在预夹断处,vGD=vGS-vDS =VT
预夹断后,vDS夹断区延长
沟道电阻ID基本不变
2,工作原理
（ 2） vDS对沟道的控制作用
2,工作原理
（ 3） vDS和 vGS同时作用时
vDS一定,vGS变化时给定一个 vGS,就有一条不同的 iD – vDS 曲线。
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
c o n s t,DSD GS)( vvfi
① 截止区当 vGS＜ VT时,导电沟道尚未形成,iD＝ 0,为截止工作状态 。
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
c o n s t,DSD GS)( vvfi
② 可变电阻区
vDS≤（ vGS－ VT）
] )([ DSDSTGSnD 22 vvv VKi
由于 vDS较小，可近似为
DSTGSnD )( vv VKi 2
常数?
GSD
DS
d s o
v
v
di
dr
)( TGSn VK v2
1 rdso是一个受 vGS控制的可变电阻
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
② 可变电阻区
DSTGSnD )( vv VKi 2
)( TGSnd s o VKr v2
1
n：反型层中电子迁移率
Cox,栅极 （ 与衬底间 ） 氧化层单位面积电容 本征电导因子oxn'n CK
LWLWKK 22 oxnnn C?
其中
Kn为电导常数,单位,mA/V2
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 1）输出特性及大信号特性方程
③ 饱和区
（ 恒流区又称放大区 ）
vGS >VT,且 vDS≥ （ vGS－ VT）
2)( TGSnD VKi v
22 1 )(
T
GS
Tn VVK
v
21 )(
T
GS
DO VI
v
2TnDO VKI? 是 vGS＝ 2VT时的 iD
V-I 特性：
3,V-I 特性曲线及大信号特性方程
（ 2）转移特性
c o n s t,GSD DS)( vvfi
21 )(
T
GS
DOD VIi
v
5.1.2 N沟道耗尽型 MOSFET
1,结构和工作原理 （ N沟道）
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
5.1.2 N沟道耗尽型 MOSFET
2,V-I 特性曲线及大信号特性方程
21 )(
P
GSD S SD
VIi
v
21 )(
T
GS
DOD VIi
v （ N沟道增强型）
5.1.3 P沟道 MOSFET
5.1.4 沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的
)()( DSTGSnD vv 12VKi )()(
DS
T
GS
DO v
v 11 2
VI
L的单位为?m1V 1.0
L
当不考虑沟道调制效应时,?＝ 0，曲线是平坦的。
修正后
5.1.5 MOSFET的主要参数一、直流参数
NMOS增强型
1,开启电压 VT （增强型参数）
2,夹断电压 VP （耗尽型参数）
3,饱和漏电流 IDSS （耗尽型参数）
4,直流输入电阻 RGS （ 109Ω～ 1015Ω ）
二、交流参数
1,输出电阻 rds
GSD
DS
ds
Vi
r v
D
12
TGSnds
1])([
iVKr
v
当不考虑沟道调制效应时,?＝ 0,rds→∞
5.1.5 MOSFET的主要参数
DS
GS
D
m
V
ig
v?
2,低频互导 gm
二、交流参数考虑到 2TGSnD )( VKi v
则
DSDS GS
2
TGSn
GS
D
m
)]([
VV
VKig
v
v
v?
)(2 TGSn VK v
n
D
TGS )( K
iVv
Dn2 iK?
L
WK
2
C oxn
n
其中
5.1.5 MOSFET的主要参数
end
三、极限参数
1,最大漏极电流 IDM
2,最大耗散功率 PDM
3,最大漏源电压 V（ BR） DS
4,最大栅源电压 V（ BR） GS
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
2,图解分析
3,小信号模型分析
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
（ 1）简单的共源极放大电路 （ N沟道）
直流通路共源极放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
（ 1）简单的共源极放大电路 （ N沟道）
DD
g2g1
g2
GS VRR
RV
2)( TGSnD VVKI
dDDDDS RIVV
假设工作在饱和区,即 )(
TGSDS VVV
验证是否满足 )(
TGSDS VVV
如果不满足,则说明假设错误须满足 VGS > VT,否则工作在截止区再假设工作在可变电阻区
)( TGSDS VVV即
dDDDDS RIVV
DSTGSnD )( vv VKI 2
假设工作在饱和区满足 )(
TGSDS VVV
假设成立,结果即为所求 。
解：
V2V54060 40 DD
g2g1
g2
G S Q
VRR
RV
mA2.0mA)12)(2.0()( 22TGSnDQ VVKI
V2V)]15)(2.0(5[dDDDD S Q RIVV
例,设 Rg1=60k?,Rg2=40k?,Rd=15k?，
220 V/mA.n?K
试计算电路的静态漏极电流 IDQ和漏源电压 VDSQ 。
VDD=5V,VT=1V，
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算
（ 2）带源极电阻的 NMOS共源极放大电路
2)( TGSnD VVKI
饱和区需要验证是否满足 )(
TGSDS VVV
SGGS VVV
)(2 dDDDDS RRIVV
])([ SSSSDD
g2g1
g2 VVV
RR
R
)( SSD VRI
5.2.1 MOSFET放大电路
1,直流偏置及静态工作点的计算静态时,vI＝ 0,VG＝ 0,ID＝ I
电流源偏置
VS ＝ VG － VGS
2TGSnD )( VVKI （ 饱和区 ）
5.2.1 MOSFET放大电路
2,图解分析由于负载开路，交流负载线与直流负载线相同
5.2.1 MOSFET放大电路
3,小信号模型分析
2TGSnD )( VKi v 2TgsG S Qn )( VVK v 2gsTG S Qn ])[( v VVK
2gsngsTG S Qn2TG S Qn )(2)( vv KVVKVVK
（ 1）模型
DQI? gsmvg? 2gsnvK?
静态值
（直流）
动态值
（交流）
非线性失真项当,vgs<< 2(VGSQ- VT )时,DQD Ii?
gsmvg? dDQ iI
5.2.1 MOSFET放大电路
3,小信号模型分析
（ 1）模型
DQD Ii? gsmvg? dDQ iI
gsmd vgi?
0时高频小信号模型
3,小信号模型分析解：例 5.2.2的直流分析已求得：
mA5.0DQ?I V2GS Q?V
V75.4D S Q?V
V/mA1
V/mA)12(5.02
)(2 TG S Qnm
VVKg
（ 2）放大电路分析 （例 5.2.5）
s
3,小信号模型分析
（ 2）放大电路分析 （例 5.2.5）
dgsmo Rg vv
)1()( mgsgsmgsi RgRg vvvv
Rg
RgA
m
dm
i
o
1 v
v
v
g2g1i // RRR?
do RR?
Si
i
S
i
i
o
S
o
s RR
RAA
vv v
v
v
v
v
v
s
3,小信号模型分析
（ 2）放大电路分析 （例 5.2.6）
)//(
)//)((
dsgsmgs
dsgsm
i
o
rRg
rRgA
vv
v
v
v
v
1)//(1 )//(
dsm
dsm?
rRg
rRg
)(
)//(1
)//(
Si
i
dsm
dsm
S
i
i
o
S
o
s
RR
R
rRg
rRg
A
v
v
v
v
v
v
v
共漏
3,小信号模型分析
（ 2）放大电路分析
g2g1i // RRR?
m
ds
m
ds
t
t
o
1
////
11
1
g
rR
g
rR
i
R
v
end
5.3 结型场效应管
5.3.1 JFET的结构和工作原理
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法
5.3.1 JFET的结构和工作原理
1,结构
# 符号中的箭头方向表示什么？
2,工作原理
① vGS对沟道的控制作用当 vGS＜ 0时
（以 N沟道 JFET为例）
当沟道夹断时，对应的栅源电压 vGS称为 夹断电压 VP （ 或 VGS(off) ）。
对于 N沟道的 JFET,VP <0。
PN结反偏 耗尽层加厚沟道变窄。
vGS继续减小，沟道继续变窄。
2,工作原理 （以 N沟道 JFET为例）
② vDS对沟道的控制作用当 vGS=0时,vDS ID?
G,D间 PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。
当 vDS增加到使
vGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。
此时 vDS? 夹断区延长? 沟道电阻
ID基本不变?
2,工作原理 （以 N沟道 JFET为例）
③ vGS和 vDS同时作用时当 VP <vGS<0 时，导电沟道更容易夹断，
对于同样的 vDS,ID的值比 vGS=0时的值要小。
在预夹断处
vGD=vGS-vDS =VP
综上分析可知
沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，
所以场效应管也称为单极型三极管 。
JFET是电压控制电流器件,iD受 vGS控制。
预夹断前 iD与 vDS呈近似线性关系；预夹断后，
iD趋于饱和。
# 为什么 JFET的输入电阻比 BJT高得多？
JFET栅极与沟道间的 PN结是反向偏置的，因此 iG?0，输入电阻很高。
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
c o n s t,DSD GS)( vvfi
2,转移特性
c o n s t,GSD DS)( vvfi
)0()1( GSP2
P
GS
D S SD v
v V
VIi
1,输出特性与 MOSFET类似
3,主要参数
5.3.2 JFET的特性曲线及参数
5.3.2 FET放大电路的小信号模型分析法
1,FET小信号模型
（ 1）低频模型
（ 2）高频模型
2,动态指标分析
（ 1）中频小信号模型
2,动态指标分析
（ 2）中频电压增益
（ 3）输入电阻
（ 4）输出电阻忽略 rds，
iv gsv Rg gsmv? )1( mgs Rg v
ov dgsm Rg v?
mvA
Rg
Rg
m
dm
1
//ii RR
由输入输出回路得则
g
i
i iR
v
)]//([ g2g1g3 RRR? )]//([)1( g2g1g3mgsgs RRRRgrr通常则 )//(
g2g1g3i RRRR
do RR?
Rgrr )1( mgsgs
gs
gs
gsm
gs
gs
gs )(
r
Rg
r
v
v
v
v
end
*5.4 砷化镓金属 -半导体场效应管本节不做教学要求，有兴趣者自学
5.5 各种放大器件电路性能比较
5.5 各种放大器件电路性能比较组态对应关系：
CE
BJT FET
CS
CC CD
CB CG电压增益：
BJT FET
be
Lc )//(
r
RR
)//)(1(
)//()1(
Lebe
Le
RRr
RR
be
Lc )//(
r
RR
CE：
CC：
CB：
)////( Lddsm RRrg?
)////(1
)////(
Ldsm
Ldsm
RRrg
RRrg
ds
Ld
Ld
ds
m
//
1
)//)(
1
(
r
RR
RR
r
g
CS：
CD：
CG：
beb // rR
输出电阻：
cR
)//)(1(// Lebeb RRrR
1
)//(// bebs
e
rRRR
1//
be
e
rR
cR
BJT FET
输入电阻：
CE：
CC：
CB：
CS：
CD：
CG：
很高
m
1//
gR
很高
CE：
CC：
CB：
CS：
CD：
CG,dds //Rr
m
ds
1////
gRr
dds //Rr
5.5 各种放大器件电路性能比较解：
画中频小信号等效电路例题放大电路如图所示。已知
，mS 18m?g,1 0 0
试求电路的中频增益、输入电阻和输出电。
， k 1ber
例题
gsmVg?
iVgsV? 2gsm RVg?
bI? bI bI
oV? cgsmcb RVgRI
MVA?
2m
cm
1 Rg
Rg
6.128
gi RR?
co RR?
M 5
则电压增益为
sgi RRR
i
o
V
V
由于则
k 20
s
o
sM V
VA
V?
i
o
s
i
V
V
V
V
M
is
i VA
RR
R
6.1 2 8M VA?
end
根据电路有
