第三章 场效应管放大器 结型场效应管（JFET） 绝缘栅型场效应管（MOSFET） JFET的结构和工作原理 JFET的特性曲线

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1 第三章 场效应管放大器 结型场效应管（JFET） 绝缘栅型场效应管（MOSFET） JFET的结构和工作原理 JFET的特性曲线

2 3.1 场效应管 FET分类： BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，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。
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。 FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。 FET分类： 绝缘栅场效应管 结型场效应管 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道

3 1. 结型场效应管JFET 漏极 栅极 源极

4 （1）栅源电压对沟道的控制作用 1. 结型场效应管的工作原理 在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0
①当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。 漏极 ②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。 栅极 ③当│uGS│↑到一定值时 ，沟道会完全合拢。 定义： 夹断电压UP——使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压uGS。 源极

5 在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。
（2）漏源电压对沟道的控制作用 漏极 在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。 ①当uDS=0时， iD=0。 栅极 ②uDS↑→iD ↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。 ③当uDS ↑，uDG=uDS-uGS=|UP |时，在靠漏极处夹断——预夹断。 源极 ④uDS再↑，预夹断点下移。 预夹断前， uDS↑→iD ↑。 预夹断后， uDS↑→iD 几乎不变。

6 3、 结型场效应三极管的特性曲线 1. 输入特性曲线 组态:共源极

7 （2）输出特性曲线： iD=f（ uDS ）│uGS=常数
uGS=0V uGS=-1V 设：UP= -3V

8 四个区： 可变电阻区 击穿区 恒流区的特点： △ iD /△ uGS = gm ≈常数 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理）
恒流区(饱和区) 可变电阻区 击穿区 恒流区的特点： △ iD /△ uGS = gm ≈常数 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理） 截止区

9 （3）转移特性曲线： iD=f（ uGS ）│uDS=常数
可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线： IDSS

10 5 .双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管 单极型场效应管 载流子 多子扩散少子漂移 多子运动 输入量 电流输入 电压输入 控制
电流控制电流源 电压控制电流源 输入电阻 几十到几千欧 几兆欧以上 噪声 较大 较小 静电影响 不受静电影响 易受静电影响 制造工艺 不宜大规模集成 适宜大规模和超大规模集成

11 5. 2 场效应管放大电路 一. 直流偏置电路 计算Q点：UGS 、 ID 、UDS 已知UP ，由 UGS = - IDR ID
5. 2 场效应管放大电路 一. 直流偏置电路 保证管子工作在饱和区，输出信号不失真 1.自偏压电路 计算Q点：UGS 、 ID 、UDS 已知UP ，由 UGS = - IDR ID 可解出Q点的UGS 、 ID UGS =- IDR UDS =VDD- ID (Rd + R ) 再求：

12 2.分压式偏置电路 计算Q点： 已知UP ，由 可解出Q点的UGS 、 ID UDS =VDD- ID (Rd + R ) 再求：
分压式自偏压电路

13 二. 场效应管的交流小信号模型 - u g r i - u g i
二. 场效应管的交流小信号模型 与双极型晶体管一样，场效应管也是一种非线性器件，在交流小信号情况下，也可以由它的线性等效电路—交流小信号模型来代替。 + — - gs m u S ds g r d i + — - gs m u S ds g d i 其中：gmugs是压控电流源，它体现了输入电压对输出电流的控制作用。gm称为低频跨导。 rds为输出电阻，类似于双极型晶体管的rce。

14 三. 场效应管放大电路 1.共源放大电路 + — u i g d gs m R g3 g1 g2 L - S o O id

15 （1）画出共源放大电路的交流小信号等效电路。
分析： （1）画出共源放大电路的交流小信号等效电路。 （2）求电压放大倍数 则 id （3）求输入电阻 + — u i g d gs m R g3 g1 g2 L - S o O （4）求输出电阻

16 2.共漏放大电路 分析： 由 得 （3）输入电阻 （1）画交流小信号等效电路。 （2）电压放大倍数 R u + s - g d S m g3
— - S u R i o g d s gs m g3 g1 g2 L （3）输入电阻

17 u g i - = u =- （4）输出电阻 由图有 所以 R u + s - gs m R gs g d m g3 gs i S g1
— + - S u i g d s gs m R g3 g1 g2 o

18 本章小结 1．FET分为JFET和MOSFET两种，工作时只有一种载流子参与导电，因此称为单极性型晶体管。FET是一种压控电流型器件，改变其栅源电压就可以改变其漏极电流。 2．FET放大器的偏置电路与BJT放大器不同，主要有自偏压式和分压式两种。 3． FET放大电路也有三种组态：共源、共漏和共栅。 电路的动态分析需首先利用FET的交流模型建立电路的交流等效电路，然后再进行计算，求出电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等量。