川北医学院：《模拟电子技术》课程电子教案（课件讲稿）第五章 场效应管放大电路

5场效应管放大电路 5.1金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 5.2 MOSFET放大电路 5.3结型场效应管（JFET） *5.4砷化金属-半导体场效应管 5.5各种放大器件电路性能比较 川北医学院生物医学工程

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

5.1金属-氧化物-半导体 (MOS)场效应管 5.1.1N沟道增强型MOSFET 5.1.2N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3P沟道MOSFET 5.1.4沟道长度调制效应 5.1.5 OSFET的主要参数 北医学院生物医学工程

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

场效应管的分类： N沟道 增强型 MOSFET P沟道 (IGFET) N沟道 FET 绝缘栅型 耗尽型 场效应管 JFET N沟道 (耗尽型) 结型 P沟道 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 1北医学院生物医学工程

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：

5.1.1N沟道增强型OSFET 1.结构(N沟道) L:沟道长度 W:沟道宽度 tx：绝缘层厚度 通常W>L 绝缘体 沟道 栅极g 二氧化硅绝缘层 (Si02) 铝电极 (A1) N中 tox N P型衬底 源极s W 漏极d 北医学院生物医学工程

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

5.1.1N沟道增强型MOSFET 1.结构(N沟道) 源极s 栅极g 漏极d 铝 SiO,绝缘层 铝 铝 N 衬底 耗尽层 P型硅衬底 B 6B衬底引线 剖面图 符号 1北医学院生物医学工程

5.1.1 N沟道增强型MOSFET 剖面图 1. 结构（N沟道） 符号

5.1.1N沟道增强型MOSFET 2.工作原理 ip=0 铝 (1)s对沟道的控制作用 二氧化硅、 当6s≤0时 无导电沟道，d、s间加电压时，也 无电流产生。 耗尽层 当0<6s〈？时 B衬底引线 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。 VGG =0 当es≥时 在电场作用下产生导电沟道，d、s间加 久欧 电压后，将有电流产生。 N 6s越大，导电沟道越厚 耗尽层N型（感生）沟道 P 称为开启电压 6B衬底引线 川北医学院生物医学L框

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

2.工作原理 (2)s对沟道的控制作用 VDD 当6s一定(6s>)时， VGG s↑→，个→沟道电位梯度↑ g 万迅速增大 →靠近漏极d处的电位升高 →电场强度减小→沟道变薄 N N 整个沟道呈楔形分布 ID N型（感生）沟道 可变 饱和区· 电阻区 P Ds≤'Gs-Trl Ds≥T'Gs-'T B A 6B衬底引线 预夹断点 UGS=IGS>I'T 截止区、 UGS<IT 生物医学工程 Ups

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， vDS  iD 沟道电位梯度 整个沟道呈楔形分布

2.工作原理 (2)s对沟道的控制作用 当6s一定(6s>)时， GG s个→，个→沟道电位梯度↑ 和 当s增加到使知时， 在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处：6ss= N N 可变 饱和区· 夹断区 电阻区 ps≤'Gs-Trl Ds≥T'Gs-'T B A 预夹断点 UGS=IGS>I'T 。B衬底引线 截止区、 UGS<IT 生物医学工程 Ups

当vGS一定（vGS >VT ）时， vDS  iD 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

2.工作原理 (2)s对沟道的控制作用 预夹断后，s个→夹断区延长 VGG 饱 S →沟道电阻个→基本不变 和 ip 可变 饱和区· 电阻区 ps≤T'Gs-T'rlps≥'Gs-TT B N N A 预夹断点 UGS=IGS>IT 夹断区 P B衬底引线 截止区、Gs<TT Ups 北医学院生物医学工程

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)s和s同时作用时 hs一定，6s变化时 VGG 饱 给定一个6s,就有一条不 同的，-s曲线。 预夹断临界点轨迹 ip/mA UDs=UGs-VT(UGD=UGS-UDs=VT) N N 8 可变电阻区 7V 饱和区 6V 夹断区 6 B P 5V B衬底引线 4 C 4V D UGS=3 V E 截止区 5 10 15 20 UDs/V 川北医学院生物医学工程

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