1、第三章第三章 場效應晶體管及其場效應晶體管及其 放大電路放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎概述場效應管的特點它是利用改變外加電壓產生的電場強度來控制其導電能力的半導體器件。 具有雙極型三極管的體積小、重量輕、耗電少、壽命長等優點。 具有輸入電阻高、熱穩定性好、抗輻射能力強、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等特點。 在大規模及超大規模集成電路中得到了廣泛的應用。 場效應管的分類根據結構和工作原理的不同，場效應管可分為兩大類：結型場效應管 N溝道：耗盡型 P溝道：耗盡型絕緣柵型場效應管 N溝道：增強型和耗盡型 P溝道：增強型和耗盡型一、N溝道增強型絕緣柵場效應管的結構及工作原理增強型MOS管

2、的結構示意圖與符號a) 構造 b) 增強型N溝道MOS管符號 c) 增強型P溝道MOS管符號 二氧化硅二氧化硅(SiO2)(SiO2)絕緣層絕緣層源極源極 柵極柵極 漏極漏極 N溝道增強型絕緣柵場效應管的結構工作原理UGS對ID及溝道的控制作用 柵源極電壓UGS=0時,管子的漏極和源極之間沒有導電通道,極間等效電阻很高,漏極電流ID近似為零。 增強MOS管電路 UGS足夠大時，由于靜電場作用，管子的漏極和源極之間將產生一個導電通道稱為溝道），極間等效電阻較小，在UDS作用下，可以形成一定的漏極電流ID。N溝道增強型絕緣柵場效應管的工作原理 特性曲線 N溝道增強型MOS管特性a)轉移特性 b)輸

3、出特性開啟電壓開啟電壓 可變電阻區可變電阻區 恒流區恒流區 擊穿區擊穿區 21)(GS(th)GSDODUuII二、耗盡型絕緣柵場效應管二、耗盡型絕緣柵場效應管耗盡型耗盡型MOS管的結構示意圖與符號管的結構示意圖與符號a) 構造構造 b) 耗盡型耗盡型N溝道溝道MOS管符號管符號 c) 耗盡型耗盡型P溝道溝道MOS管符號管符號N溝道耗盡型管的特性 a)轉移特性 b)輸出特性21)(GS(off)GSDSSDUUIIP51增 強 型 NMOS增 強 型 PMOS耗 盡 型 NMOS 耗 盡 型 PMOS三、場效應管的主要參數三、場效應管的主要參數1夾斷電壓夾斷電壓UGSoff或開或開啟電壓啟電壓

4、UGSth）2零偏漏極電流零偏漏極電流IDSS 3漏源擊穿電壓漏源擊穿電壓UBRDS 4柵源擊穿電壓柵源擊穿電壓UBRGS 5直流輸入電阻直流輸入電阻RGS 6漏極最大耗散功率漏極最大耗散功率PDM 7跨導跨導gm 常數DSUGSDmdUdIg四、結型場效應管四、結型場效應管 結型場效應管的圖形符號結型場效應管的圖形符號 a)N溝道溝道 b)P溝道溝道 結具有單向導電性。 即在結上加正向電壓時，結電阻很低，正向電流較大，結處于導通狀態。（耗盡層變窄） 加反向電壓時，結電阻很高，反向電流很小，加反向電壓時，結電阻很高，反向電流很小，結處于截止狀態。結處于截止狀態。（耗盡層變寬）（耗盡層變寬） N

5、溝道結型場效應管轉移特性 N溝道結型場效應管輸出特性 21)(GS(off)GSDSSDUUII耗盡型耗盡型 NDGS(a) UGS0, UDG| UP|UDSIDUGSNDGSUDSUGSIDPPPPISIS(b) UGS0 , UDG| UP| 預夾斷DGSUDSUGSIDPPIS(c) UGSUP , UDG| UP| 夾斷N 溝道結型 P 溝道結型五、使用五、使用MOS管的注意事項管的注意事項 1MOS管柵源之間的電阻很高，使得柵極的感應管柵源之間的電阻很高，使得柵極的感應電荷不易泄放，因極間電容很小，故會造成電壓過電荷不易泄放，因極間電容很小，故會造成電壓過高使絕緣柵擊穿。因而，保存

6、高使絕緣柵擊穿。因而，保存MOS管應使三個電極管應使三個電極短接，避免柵極懸空。焊接時，電烙鐵的外殼應良短接，避免柵極懸空。焊接時，電烙鐵的外殼應良好的接地，或燒熱電烙鐵后切斷電源再焊。測試好的接地，或燒熱電烙鐵后切斷電源再焊。測試MOS場效應管時，應先接好線路再去除電極之間的場效應管時，應先接好線路再去除電極之間的短接，測試結束后應先短接各電極。測試儀器應有短接，測試結束后應先短接各電極。測試儀器應有良好的接地。良好的接地。 2有些場效應管將襯底引出，故有有些場效應管將襯底引出，故有4個管腳，這種個管腳，這種管子漏極與源極可互換使用。但有些場效應管在內管子漏極與源極可互換使用。但有些場效應管

7、在內部已將襯底與源極接在一起，只引出部已將襯底與源極接在一起，只引出3個電極，這種個電極，這種管子的漏極與源極不能互換。管子的漏極與源極不能互換。 六、場效應管的偏置電路及放大電路 為了不失真地放大變化信號，場效應管放大電路必須設置合適的靜態工作點。1、自偏壓電路 (適用于耗盡型場效應管 ) 自偏壓：UGS=IDRS UDS=VDDID(RD+RS) GSSDoffGSGSDSSDURIUUII112)()(增強型適用？增強型適用？死區不開啟死區不開啟2、分壓式偏置電路 適當選擇RG1或RG2值，就可獲得正、負及零三種偏壓。 2211)(GS(th)GSDODSDDDGGG2GSUuIIRIV

8、RRRURG3RG3阻值很大，用以隔離阻值很大，用以隔離RG1RG1、RG2RG2對信號對信號的分流作用，以保持高的輸入電阻。的分流作用，以保持高的輸入電阻。 3、場效應管放大電路的微變等效電路分析法 場效應管的微變等效電路 場效應管的簡化微變等效電路 常數DSUGSDmdUdIg 用微變等效電路法分析場效應管放大電路共源極放大電路電路圖 微變等效電路LmiOuLimLGSmLDdoRgUUARUgRUgRRIU)/(Ri=RG3+(RG1/RG2)RG3 RoRD 輸入電阻高輸入電阻高 七、功率七、功率MOS管介紹管介紹 功率功率MOS管簡稱為管簡稱為VMOS管，它的不失真管，它的不失真輸出輸出功率可高達幾百千瓦，漏源間的擊穿電壓可高達功率可高達幾百千瓦，漏源間