合肥工业大学：《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五讲 场效应管放大电路

效管放火道路

场效应管放大电路

场效应,D >场效应晶体:G S 种载流子导电的、 制输出电流的半导 与导电的载流子来 由电子导电的N沟 导电的P沟道器件 结型场效应管 d?漏极(c) P+N沟道 N N+P沟道 g 耗尽 g g 耗尽层 栅极 栅极 g N P (b) (b) sb源极(e) sb源极(e)

场效应管 结型场效应管 场效应晶体三极管是由一 种载流子导电的、用输入电压控 制输出电流的半导体器件。从参 与导电的载流子来划分，它有自 由电子导电的N沟道器件和空穴 导电的P沟道器件。 按照场效应三极 管的结构划分，有结 型场效应管和绝缘栅 型场效应管两大类。 1.结构

2.工作原理 N沟道 PN结 N沟道场效应管工作时 在栅极与源极之间加负 DD 电压,栅极与沟道之间的 PN结为反偏。 在漏极、源极之间加 定正电压,使N沟道 中的多数载流子(电子) 由源极向漏极漂移,形P沟道场效应管工作时, 成。i的大小受vs的极性相反,沟道中的多 控制。 子为空穴

2.工作原理 N 沟道 PN结 N沟道场效应管工作时， 在栅极与源极之间加负 电压，栅极与沟道之间的 PN结为反偏。 在漏极、源极之间加 一定正电压，使N沟道 中的多数载流子(电子) 由源极向漏极漂移，形 成iD。iD的大小受VGS的 控制。 P沟道场效应管工作时， 极性相反，沟道中的多 子为空穴

①栅源电压V3对i的控制作用 当VGs偏,耗尽层变厚,沟 道变窄,沟道电阻变 大,减小; Ts更负,沟道更窄, D更小;直至沟道被 DD 耗尽层全部覆盖,沟 道被夹断,D≈0。这 时所对应的栅源电压 Gs称为夹断电压Vp。|

①栅源电压VGS对iD的控制作用 当VGS＜0时，PN结反 偏，耗尽层变厚，沟 道变窄，沟道电阻变 大，ID减小； VGS更负，沟道更窄， ID更小；直至沟道被 耗尽层全部覆盖，沟 道被夹断， ID≈0。这 时所对应的栅源电压 VGS称为夹断电压VP

②漏源电压Vs对i的影响 在栅源间加电压Vs>VP 漏源间加电压Vs。则因漏 端耗尽层所受的反偏电压为 Ven=vcs-vi,比源端耗尽 G 层所受的反偏电压Vs 大如:VGs=2V,Ds=3V, V=9V则漏端耗尽层受反 当V继续增加时,预夹断点向 源极方向伸长为预夹断区。由于 预夹断区电阻很大,使主要VD当V增加到使GD= VGS-VDS=p 降落在该区,由此产生的强电场时,在紧靠漏极处出现预夹断点, 力能把未夹断区漂移到其边界上 的载流子都扫至漏极,形成漏极 饱和电流

②漏源电压VDS对iD的影响 在栅源间加电压VGS＞VP， 漏源间加电压VDS。则因漏 端耗尽层所受的反偏电压为 VGD=VGS-VDS，比源端耗尽 层所受的反偏电压VGS 大,(如:VGS=-2V, VDS =3V, VP =-9V,则漏端耗尽层受反 偏电压为-5V，源端耗尽层 受反偏电压为-2V),使靠近 漏端的耗尽层比源端厚，沟 道比源端窄，故VDS对沟道 的影响是不均匀的，使沟道 呈楔形。 当VDS增加到使VGD =VGS-VDS =VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断点， 随VDS增大，这种 不均匀性越明显。 当VDS继续增加时，预夹断点向 源极方向伸长为预夹断区。由于 预夹断区电阻很大，使主要VDS 降落在该区，由此产生的强电场 力能把未夹断区漂移到其边界上 的载流子都扫至漏极，形成漏极 饱和电流

JFET工作原理 D m4 y WGs=oV D DS N P G DD +1 G

JFET工作原理 （动画2-9)

(3)伏安特性曲线 ①输出特性曲线iD=f(VDs)( 恒流区:(又称饱和区或放大区) 特点1)受控性:输入电压控 制输出电流ti=In(-1n/n 2)恒流性:输出电流b基本上 不受输出电压bs的影响 D/mA可变电阻区 击穿区 用途:可做放大器和恒流源 GS=0 条件(1)源端沟道未夹断 恒流区 2V GS <V P (2)源端沟道予夹断 3V 4V 夹断区 DS 4812162024

（动画2-6） (3)伏安特性曲线 ①输出特性曲线 D DS VGS C i f V = = ( ) 恒流区：(又称饱和区或放大区） 特点:(1)受控性： 输入电压vGS控 制输出电流 ( ) 2 iD I DSS 1 vGS VP = − (2)恒流性：输出电流iD 基本上 不受输出电压vDS的影响。 用途:可做放大器和恒流源。 条件:(1)源端沟道未夹断 (2)源端沟道予夹断 V GS V P  V DS V GS V P  −

可变电阻区 zD/mA可变电阻区 击穿区 特点:(1)当vs为定值 GS=0 时边是的线性函数,4 恒流区 管子的漏源间呈现为线3 2V 性电阻,且其阻值受pa1 夹断区 4V 控制。 DS/V 4812162024 (2)管压降vs很小。条件:源端与漏端 沟道都不夹断 用途:做压控线性电阻 和无触点的、闭合状态 GS 的电子开关 Vs<VGs-VpI

可变电阻区 特点:(1)当vGS 为定值 时,iD 是 vDS 的线性函数， 管子的漏源间呈现为线 性电阻，且其阻值受 vGS 控制。 （2）管压降vDS 很小。 用途：做压控线性电阻 和无触点的、闭合状态 的电子开关。 条件：源端与漏端 沟道都不夹断 V GS V P  V DS V GS V P  −

夹断区 zD/mA可变电阻区 击穿区 特点:≈0 GS=0 用途:做无触点的 恒流区 接通状态的电子开关。3 2V 条件:整个沟道都夹断2 夹断区 4V DS/V 4812162024 击穿区 当漏源电压增大到V=Vm时,漏端PN结 发生雪崩击穿,使剧增的区域。其值一般为 2050)V之间。由于an=asm故v越负, 对应的v就越小。管子不能在击穿区工作

夹断区 用途：做无触点的、 接通状态的电子开关。 条件：整个沟道都夹断 V GS V P  击穿区 当漏源电压增大到 V DS =V( BR ) DS 时，漏端PN结 发生雪崩击穿，使iD 剧增的区域。其值一般为 （20— 50）V之间。由于VGD=VGS-VDS, 故vGS越负， 对应的VP就越小。管子不能在击穿区工作。 特点： iD  0

②转移特性曲线i=f(s)c 输入电压I对输出漏极电流J的控制 iD/mA 可变电阻区 击穿区 ID/mA 62543,D DSS 恒流区 1v 3v 0-48121622475/V=543 (△D/△Vzs)b=(hn/hes)=gn(mns)

②转移特性曲线 D GS VDS C f V i = = ( ) 输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制 ( i v ) (di dv ) g (ms)  D  GS Q = D GS Q = m / /