PPT《第四章 场效应管放大电路》

第四章 场效应管放大电路 引言: 1.

场效应管的特点 (1)它是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件. (2)它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点, (3)还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点. (4)在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用. 2.场效应管的分类根据结构和工作原理的不同,场效应管可分为两大类: (1)结型场效应管(JFET) (2)绝缘栅型场效应管(IGFET). 3.本章内容 (1)结型场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数 (2)绝缘栅型场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数 (3)场效应管放大电路. 4.1 结型场效应管 1.结型场效应管的结构 结型场效应管的结构如图1(a)所示.在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对称的P+N结,即耗尽层.把两个P+区并联在一起,引出一个电极g,称为栅极,在N型半导体的两端各引出一个电极,分别称为源极s和漏极d.场效应管的与三极管的三个电极的对应关系:栅极g--基极b源极s--发射极e漏极d--集电极c 夹在两个P+N结中间的区域称为导电沟道(简称沟道). 图1(a)所示的管子的N区是电流的通道,称为N沟道结型场效应管. N沟道结型场效应管的电路符号如图1(b)所示.其中,栅极上的箭头表示栅极电流的方向(由P区指向N区).由结型场效应管代表符号中栅极上的箭头方向,可以确认沟道的类型.N沟道JFET的结构剖面图如图2所示 图中衬底和顶部的中间都是P+型半导体,它们连接在一起(图中未画出)作 为栅极g.两个N+区分别作为源极s和漏极d.三个电极s、g、d分别由不同的铝接触层引出.如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区,就可以制成一个P沟道的结型场效应管.P沟道结型场效应管的结构示意图和它在电路中的代表符号如图3所示. 2.结型场效应管的工作原理 N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同,现以N沟道结型场效应管为例,分析其工作原理.N沟道结型场效应管工作时,需要外加如图4所示的偏置电压. 偏置电压的要求:1 .栅-源极间加一负电压(vGS< 0)作用:使栅-源极间的P+N结反偏,栅极电流iG≈0,场效应管呈现很高的输入电阻(高达108W左右).2.漏-源极间加一正电压(vDS>0)作用:使N沟道中的多数载流子电子在电场作用下由源极向漏极作漂移运动,形成漏极电流iD.在上述两个电源的作用下,iD的大小主要受栅-源电压vGS控制,同时也受漏-源电压vDS的影响.因此,讨论场效应管的工作原理就是:(1)讨论栅-源电压vGS对漏极电流iD(或沟道电阻)的控制作用(2)讨论漏-源电压vDS对漏极电流iD的影响.?(1).vGS对iD的控制作用图5所示电路说明了vGS对沟道电阻的控制作用.为便于讨论,先假设漏-源极间所加的电压vDS=0.(a) 当vGS=0时,沟道较宽,其电阻较小,如图5(a)所示.(b) 当vGS