场效应管及其放大电路75057精选课件.ppt

1、第九讲第九讲 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路一、场效应管一、场效应管二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法三、场效应管放大电路的动态分析三、场效应管放大电路的动态分析四、复合管四、复合管1905年发明电真空管年发明电真空管无线电科学技术迅速发展无线电科学技术迅速发展1946年年 电子数字积分计算机：电子数字积分计算机：18000只电真空管只电真空管占地占地180平方米平方米耗电耗电150千瓦千瓦重重30吨吨性能低于目前最简单的性能低于目前最简单的计算机计算机1947年发明晶体管年发明晶体管:建立微电子技术学科建立微电子技术学科1955年发明场

2、效应管年发明场效应管:半导体理论日趋成熟半导体理论日趋成熟1958年生产第一块年生产第一块SSI:微电子技术成为电子工业的核心技术微电子技术成为电子工业的核心技术6070年代年代:80年代后年代后:ULSI：1G位芯片位芯片 10亿个晶体管亿个晶体管/片，片，IC技术迅速发展：技术迅速发展：MSI LSI VLSI.10万个晶体管万个晶体管/片，芯片中晶体管片，芯片中晶体管0.35um。芯片内部的布线细微到亚微米芯片内部的布线细微到亚微米(0.1106m)量级量级1GHz（109Hz）的微处理器和其他芯片）的微处理器和其他芯片90年代后年代后:场效应晶体管于1925年由Julius Edgar

3、 Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分别发明，但是实用的器件一直到1952年才被制造出来（结型场效应管，Junction-FET，JFET）。1960年Dawan Kahng发明了金属氧化物半导体金属氧化物半导体场效应晶体管场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor,MOSFET），从而大部分代替了JFET，对电子行业的发展有着深远的意义。1.4 1.4 场效应管（场效应管（FET)FET)场效应管：场效应管：利用输入回路的电场效应控制输出回路电流的一种半利用输入回路的电场效应控制输出回路电流的一种半导

4、体器件。导体器件。特点：特点：输入电阻高输入电阻高107 1012噪声低、噪声低、热稳定性好、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小。抗辐射能力强、功耗小。类型：类型：结型场效应管（结型场效应管（JFET)绝缘栅型场效应管（绝缘栅型场效应管（MOSFET）单极型晶体管单极型晶体管（仅靠半导体中多数载流子导电）（仅靠半导体中多数载流子导电）电压型控制元件电压型控制元件1.4.1 结型场效应管结型场效应管1.JFET的结构和符号的结构和符号图图1.4.1 结型场效应管的结构和符号结型场效应管的结构和符号源源极极漏漏极极栅栅极极图图1.4.2 N沟道沟道结型场效应管的结构示意图结型场效应管的结构示意图导导

5、电电沟沟道道+2.工作原理工作原理 PN结空间电荷区结空间电荷区(即耗尽层即耗尽层)的宽度是随着加在的宽度是随着加在PN结上的反向电结上的反向电压的大小而变化的。反向电压越大，耗尽层越宽；反之，则越窄。压的大小而变化的。反向电压越大，耗尽层越宽；反之，则越窄。JFET就是利用就是利用PN结的这个性质，通过改变栅压结的这个性质，通过改变栅压uGS来改变沟道电阻，进而改变来改变沟道电阻，进而改变s、d极间的电流极间的电流iD。相关知相关知识识（1 1）当）当uDS=0，uGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(a)uGS=0,沟道最宽，沟道最宽，iD=0UGS(off)夹断电压夹断电压P+uGS可以

6、控制导电沟道的宽度。为什么可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？必须加负电压？(b)UGS(off)uGS0，沟道变窄，沟道变窄(c)uGSUGS(off)沟道夹断沟道夹断（2）uGS为为 UGS(off)uGS0 0中某一定值时，中某一定值时，uDS对漏极电流的影响对漏极电流的影响 uGD=uGS-uDS当当 uDS=0,uGD=uGS，沟道等宽，沟道等宽，iD=0当当(a)uDS0,iD 0使使沟道沟道各点电位不等，且不等宽各点电位不等，且不等宽(b)uDSuGD=uGS uDS=UGS(off)沟道预夹断沟道预夹断(c)uDS uGDUGS(off)，夹断区延长，夹断区延长

7、综上所述，可得综上所述，可得JFET的如下几个特性：的如下几个特性：因为因为G、S极间加反向偏电压，两个极间加反向偏电压，两个P+N结截止，栅极电流结截止，栅极电流iG0，故，故JFET的的输入电阻很大输入电阻很大。在在uDS不变的情况下，不变的情况下，uGS的微小变化可以引起的微小变化可以引起iD比较大的变化，故称比较大的变化，故称FET为为电压型电压型控制元件。控制元件。与与BJT相类似，当漏极接上负载电阻相类似，当漏极接上负载电阻RD后，在后，在RD上可以得到放大了上可以得到放大了的变化电压。的变化电压。我们将我们将uGS=0时就存在导电沟道时就存在导电沟道(iD0)的的FET称为称为耗

8、尽型耗尽型，uGS=0时没时没有导电沟道有导电沟道(iD=0)的的FET称为称为增强型增强型。（3 3）uGDUGS(off)，uGS对对iD的控制作用的控制作用当当uDS一定时，改变一定时，改变uGS iD随之变化随之变化3.3.结型场效应管特性曲线结型场效应管特性曲线1)1)输出特性曲线输出特性曲线()|GSDDSuif u常数 图图1.4.5 场效应管的输出特性场效应管的输出特性(1)可变电阻区（非饱和区）：可变电阻区（非饱和区）：uDS较小较小uGS 一定，一定，iD rDS为一常数为一常数 uDSuGS 改变，改变，rDS 随之改变随之改变图图1.4.5 场效应管的输出特性场效应管的

9、输出特性（2 2）恒流区（）恒流区（饱和区饱和区）：uGDUGS(off)uGS 一定，一定，iD几乎不随几乎不随uDS变化变化uDS 一定，一定，iD随随uGS变化变化（3 3）夹断区）夹断区：uGS uGS(off)，iD0预夹断轨迹：指各条曲线上使预夹断轨迹：指各条曲线上使uDS=uGS uGS(off)的点连接而成。的点连接而成。因因 uGD=uGS uDS当当 uGD=uGS(off)图图1.4.6 场效应管的转移特性曲线场效应管的转移特性曲线()|DSDGSuif u常数 uGS=0时，产生预夹断点的电流。时，产生预夹断点的电流。I IDSSDSS饱和漏极电流：饱和漏极电流：2)转

10、移特性曲线转移特性曲线在恒流区内，在恒流区内，)0 ()1()(2)(GSoffGSoffGSGSDSSDuUUuIi已知输出特性绘制转移特性已知输出特性绘制转移特性1.4.2 1.4.2 绝缘栅型场效应管（绝缘栅型场效应管（MOSMOS管管)MOS MOS管管的工作原理建立在半导体表面场效应现象的基础上。的工作原理建立在半导体表面场效应现象的基础上。所谓表面场效应是指半导体表面有电场作用时，表面载流子浓所谓表面场效应是指半导体表面有电场作用时，表面载流子浓度发生变化的现象。度发生变化的现象。MOSMOS管管uGS=0时，就存在导电沟道时，就存在导电沟道(iD0)uGS=0时，不存在导电沟道时

11、，不存在导电沟道(iD=0)耗尽型：耗尽型：增强型：增强型：1.N1.N沟道增强型沟道增强型MOSMOS管管 图图1.4.7 N沟道增强型沟道增强型MOS管结构示意图管结构示意图 及增强型及增强型MOS的符号的符号 1)结构：金属(Al)氧化物(SIO2)半导体(P型Si)三层结构。它以P型Si片作衬底材料，在P区上面的左、右两侧各扩散出一个高浓度的N+区，从两个N+区各引出一个金属铝电极，作为源极S和漏极d；同时在P区表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，并在SiO2上引出一个金属铝电极作为栅极g；另外，再从P区引出衬底引线B，这就构成了N沟道MOS管。1).工作原理工作原理 两个两

12、个N+区与区与P区三者间形成两个背靠区三者间形成两个背靠背的背的PN+结，如图所示。这时不管结，如图所示。这时不管uDS的极性如何，总会有一个的极性如何，总会有一个PN+结处于反偏，故漏极电流结处于反偏，故漏极电流iD 0，管子截止。，管子截止。uDS 0时，时，uGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响uGS=0(G、S极间短路极间短路)：u0v图图1.4.8 uDS 0时时uGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响第一种情况，第一种情况，0uGS UGS(th)，uDS=0。栅极和衬底相当于充有。栅极和衬底相当于充有绝缘介质的平板电容器。这里的绝缘介质的平板电容器。这里的UT为开启电压，为开启电压

13、，UGS(th)0，其，其值约为值约为2V10V。第二种情况，第二种情况，uGS UGS(th)，在，在P型硅表面形成一个电子薄层型硅表面形成一个电子薄层D、S间沟道形成。间沟道形成。uGS越大，越大，沟道愈厚，沟道电阻愈小。沟道愈厚，沟道电阻愈小。uGS0：uGSUGS(th)的某一值时，的某一值时，uDS对对iD的的影响影响图图1.4.9 uGS为大于为大于UGS(th)的某一值时的某一值时uDS对对iD的的影响影响(a)(a)uDS uGS-uGS(th)(b)(b)uDS=uGS-uGS(th)(c)(c)uDS uGS-uGS(th)a.a.uDS uGS-uGS(th)，iD 0，

14、沟道不等宽。，沟道不等宽。b.uDS=uGS-uGS(th)，沟道预夹断。沟道预夹断。c.uDS uGS-uGS(th)，夹断区延长，夹断区延长，iD 仅决定于仅决定于uGS，不因，不因uDS的增的增大而变化大而变化。u GD ,uGS(th)比较比较2).2).特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程图图1.4.10 N沟道增强型沟道增强型MOS管的特性管的特性曲线曲线(a)(a)转移特性转移特性(b)(b)输出特性输出特性在恒流区，在恒流区，2)()1(thGSGSDODuuIiDthGSGSDOiuuI对应的)(22.N2.N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSMOS图图1.4.11 N沟道耗尽型沟道

15、耗尽型MOS管管结构示意图及符号结构示意图及符号同增强型区别：同增强型区别：这种管子在制造时已在这种管子在制造时已在SiO2绝缘层中掺入了大量的正离子，绝缘层中掺入了大量的正离子，正离子会把电子吸引到表面，形成原始的电子沟道正离子会把电子吸引到表面，形成原始的电子沟道(N沟道沟道)，如图所示。，如图所示。即使在即使在uGS=0时，时，NMOS管也能在管也能在uDS的作用下，产生漏极电流的作用下，产生漏极电流iD=IDSS。若若uGS0，则削弱了正离子的作用，则削弱了正离子的作用，iD将减小；将减小；若若uGS0，则增强了正离子的作用，则增强了正离子的作用，iD增加。增加。当当uGS下降到下降到

16、uGS=UGS(off)(0)，导电沟道消失，导电沟道消失，iD 01.4.3 1.4.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数1.直流参数直流参数(1)夹断电压夹断电压UGS(off)：(3)饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS：(4)直流输入电阻直流输入电阻RGS：(2)开启电压开启电压UGS(th)：GSGSGSIUR 即这是指这是指uDS一定时，一定时，iD与与uGS的微变量之比的比值，即的微变量之比的比值，即2.交流参数交流参数(1)低频跨导低频跨导(或称互导或称互导)gm|DSDmuGSigu常数（由于（由于iG0，故，故RGS很高，一般大于很高，一般大于108。）。）这是指这是指uD

17、S一定，使一定，使iD某一规定值某一规定值(0或或5 A)的的uGS。这是指这是指uDS一定，使一定，使iD某一规定值（某一规定值（5A)的的uGS。这是指这是指uGS=0，产生预夹断（，产生预夹断（uDS|UGS(off)|）时的）时的iD。这是指这是指uDS=0时，时，uGS与与iG之比的比值。之比的比值。gm反映了反映了uGS对对iD的控制能力，的控制能力，是衡量是衡量FET放大能力的重要参放大能力的重要参数，相当于数，相当于BJT的的。gm的大的大小与工作点小与工作点Q有关有关。.通过计算式求导求出来，即通过计算式求导求出来，即如何求如何求g gm mGSDmuig.通过作图法估算出来

18、通过作图法估算出来3.极限参数极限参数(1)漏极最大耗散功率漏极最大耗散功率PDM、漏极最大允许电流、漏极最大允许电流IDM，同，同BJT的的PCM、ICM类同类同(2)击穿电压：击穿电压：击穿电压击穿电压U(BR)DS指指uDS增大到使增大到使iD开始急剧增加，发生雪崩击穿时的开始急剧增加，发生雪崩击穿时的uDS值。使用时值。使用时uDS不不能超过此值。能超过此值。击穿电压击穿电压U(BR)GS指指G、S间间P+N结的反向击穿电压。若结的反向击穿电压。若UGS超过此值，超过此值，P+N结将被击穿。结将被击穿。一般，一般，G与与S和和G与与D间之电容间之电容Cgs和和Cgd约为约为1pF3pF

19、，D与与S之间之间电容电容Cds约为约为0.1pF1pF。(2)极间电容极间电容:具体方法为：当在具体方法为：当在转移特性曲线上求转移特性曲线上求时，时，gm是工作点是工作点Q处的斜率；当在处的斜率；当在输输出特性曲线上求出特性曲线上求时，时，|SQDmUGSIgU两种方式来控制导电沟道的宽窄，以改变漏极电流两种方式来控制导电沟道的宽窄，以改变漏极电流iD的大小。的大小。MOS管与管与JFET管虽然都是利用电场的强弱来改变导电沟道的宽窄，管虽然都是利用电场的强弱来改变导电沟道的宽窄，但采用的方式不同：但采用的方式不同：JFET是通过是通过PN结反偏时产生的耗尽层大小；结反偏时产生的耗尽层大小；

20、MOS管是通过绝缘栅在外加电压作用下感应电荷的多少。采用这样管是通过绝缘栅在外加电压作用下感应电荷的多少。采用这样综上所述：综上所述：MOSFET的符号的符号符号中符号中D、S间的连线表示导电沟道的性质。其具体间的连线表示导电沟道的性质。其具体 表示方法为：虚线表示方法为：虚线(三个短线三个短线)表示无原始沟道，表示无原始沟道，是增强型；实线表示有原始沟道，是耗尽型。是增强型；实线表示有原始沟道，是耗尽型。S、D极的互换性极的互换性 通常通常MOS管在使用时，管在使用时，S、D极可以互换，极可以互换，但有些管子在出厂时，源极但有些管子在出厂时，源极S与衬底与衬底B已被连好已被连好，这些管子就不

21、能随便交换，这些管子就不能随便交换S极和极和D极了。极了。符号中各电极的符号符号中各电极的符号，表示正常工作，表示正常工作时各电极要求的电源极性。其电流方向是指时各电极要求的电源极性。其电流方向是指静态时的实际电流方向。静态时的实际电流方向。图图1.4.4 场效应管的符号及特性场效应管的符号及特性iD=0iD0增增强强型型MOS耗耗尽尽型型FETuGS(th)0为为N沟道沟道uGS(th)0为为P沟道沟道uGS=0iD=IdmaxJFETiD IdmaxMOSuGS(off)0为为P沟道沟道uGS(off)0为为N沟道沟道uGS(off)0为为P沟道沟道uGS(off)0为为N沟道沟道为保证为

22、保证MOS管的衬底与沟道间恒受反偏，一般管的衬底与沟道间恒受反偏，一般NMOS管的衬底管的衬底B极应接电极应接电路中的最低电位路中的最低电位(如接地，或接如接地，或接-UGG)；PMOS管的管的B极应接电路中的最高电位极应接电路中的最高电位(如接如接+UDD)。特殊电路中，可将。特殊电路中，可将S与与B极短接。极短接。由于由于IGFET的输入电阻极高，在外界电压的影响下，栅极容易产生很高的输入电阻极高，在外界电压的影响下，栅极容易产生很高的感应电压，造成管子击穿，所以，的感应电压，造成管子击穿，所以，MOS管在不使用时应避免栅极悬空务必将管在不使用时应避免栅极悬空务必将各电极短路。在检查各电极

23、短路。在检查MOS管的质量时不能用万用表，须用测试仪，且各电极的管的质量时不能用万用表，须用测试仪，且各电极的短路线须在接入测试仪后才能去掉。短路线须在接入测试仪后才能去掉。焊接焊接MOS管时，电烙铁必须接地良好，最好是断电后利用余热焊接。管时，电烙铁必须接地良好，最好是断电后利用余热焊接。JFET的的G、S极间电压不能接反，但可以在开路状态下保存，也可以用万极间电压不能接反，但可以在开路状态下保存，也可以用万用表检查管子的质量。用表检查管子的质量。1.4.5：FET的使用注意事项的使用注意事项（b b）由特性曲线可知由特性曲线可知 uGS(th)=4V 例例77 电路如图电路如图(a)(a)

24、所示，其中管子的输出特性曲线如图所示，其中管子的输出特性曲线如图(b)(b)所示。所示。试分析试分析uI为为0 0、8 8V和和1010V三种情况下三种情况下u0 0分别为多少伏分别为多少伏?（a a）解：解：uI=0时，时，uGS=uI=0 uGS(th)，T截止截止iD=0u0=uDS=VDD-iD RD=15VuI=8时，设工作在恒流区，时，设工作在恒流区，iD1mA预夹断点的预夹断点的uDS=UGS-UGS(th)=4V，u0=uDS=VDD-iD RD=10V所以假设成立，所以假设成立，u0=10VuI=10时，设工作在恒时，设工作在恒流区，流区，iD2.2mAu0=uDS=VDD-

25、iD RD=4V预夹断点的预夹断点的uDS=UGS-UGS(th)=6V，所以假设不成立所以假设不成立，IddsdsDSuRRRuu0K310133DDSdiuR工作在可变电阻工作在可变电阻区区Vu6.5155350 例例 电路如图所示，场效应管的夹断电压电路如图所示，场效应管的夹断电压UGS(off）=-4V，饱和漏，饱和漏极电流极电流IDSS=4mA=4mA。试问：为保证负载电阻。试问：为保证负载电阻RL上的电流为恒流，上的电流为恒流，RL的取值范围应为多少的取值范围应为多少?解：解：uGS=0,iD=IDSS,预夹断点的预夹断点的 uDS=UGS-UGS(off)=4V，由电路当由电路当

26、uDS=VDD-iDRL 4V，管子工作在恒流区，管子工作在恒流区所以所以iDRL VDD-4=8VRL KiD24880 RL 2K2.6.1 场效应管放大电路的三种接法2.6.2 场效应管放大电路静态工作点的设置 方法及其分析估算2.6.3 场效应管放大电路的动态分析2.6.4 场效应管放大电路的特点2.6 场效应管放大电路场效应管放大电路 2.6.1 2.6.1 场效应管放大电路的三种接法场效应管放大电路的三种接法+-+-RLRdgdsiUoU(a)共源电路共源电路+-+-RLRdgsdiUoU(b)共漏电路共漏电路+-+-RLRdgsdiUoU(c)共栅电路共栅电路一、一、基本共源放大

27、电路基本共源放大电路VGG图图2.7.2 基本共源放大电路基本共源放大电路RgRd+VDDuiT+-+-uodDQDDDSQRIVU2)()1(thGSGSDODUuIi2)()1(thGSGGDODQUUII静态时静态时 ui=0，IG=0UGSQ=VGG二、二、自给偏压电路自给偏压电路图图2.7.4 自给偏压共源放大电路自给偏压共源放大电路RgRd+VDDuiT+-+-uo+C1C2+RsCs+(a)结型场效应管放大电路结型场效应管放大电路 静态时静态时，IGQ=0，因而，因而UGQ=0；源；源极电位为极电位为 USQ=IDQRs ，因此，栅，因此，栅-源之源之间静态电压为间静态电压为sD

28、QsDQSQGQGSQRIRIUUU0由于场效应管的电流方程为：由于场效应管的电流方程为：2)(1offGSGSDSSDUuIi所以静态时所以静态时 2)(1offGSGSQDSSDQUUII管压降为管压降为)(sDDQDDDSQRRIVU+-iU三、三、分压式偏置电路分压式偏置电路 Rg1 与与Rg2 对电源对电源 VDD 分压来设置偏分压来设置偏压压，故称为故称为分压式偏置电路分压式偏置电路。Rs稳稳定静态工作点，定静态工作点，Rg3提高输入电阻。提高输入电阻。静态时，栅极电位静态时，栅极电位DDgggAGQVRRRUU211源极电位源极电位sDQSQRIU栅栅-源电压源电压sDQDDgg

29、gSQGQGSQRIVRRRUUU211管压降为管压降为)(sDDQDDDSQRRIVU图图2.7.5 分压式偏置电路分压式偏置电路Rg1+C1Rd+VDDT+-C2+RsCs+Rg2Rg3AgRLoU2)()1(thGSGSDODUuIi2.6.2 2.6.2 场效应管放大电路的动态分析场效应管放大电路的动态分析一、场效应管的低频小信号等效模型场效应管的低频小信号等效模型gds输输入入端端口口输输出出端端口口因场效应管因场效应管iG=0，g、s视为断路视为断路 ),(DSGSDuufi 研究动态信号作用时用全微分表示研究动态信号作用时用全微分表示DSUDSDGSUGSDDduuiduuidi

30、GSDSmUGSDguiDS令式中令式中dsUDSDruiGS1 当信号幅值较小时，可以认为在当信号幅值较小时，可以认为在 Q点附近的特性是线性的，点附近的特性是线性的，gm与与rds近近似为常数。用有效值似为常数。用有效值Id、Ugs 和和 Uds取代变化量取代变化量diD、duGD和和duDS。dsdsgsmdUrUgI11.低频小信号等效模型低频小信号等效模型dsdsgsmdUrUgI1gds+-gsUgsmUgdsrdI交流等效模型交流等效模型gds输输入入端端口口输输出出端端口口2.gm的求解的求解2)(1thGSGSDODUuIi DSDSUthGSGSthGSDOUGSDmUuU

31、Iuig12)()(DDOthGSDthGSDOiIUiUI)()(22DQDOthGSmIIUg)(2在小信号作用时在小信号作用时 IDQ=iD，得出，得出 该式表明，该式表明，gm与与Q点紧密相关，点紧密相关，Q点愈高，点愈高，gm愈大。因此，场效应管放愈大。因此，场效应管放大电路与晶体管放大电路相同，大电路与晶体管放大电路相同，Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响电路的动态参数。响电路的动态参数。对耗尽型场效应管对耗尽型场效应管2)(1offGSGSDSSDUuIi DQDSSoffGSmIIUg)(2二、二、共源放大电路的动态分析共源放大电路的动

32、态分析-dI 交流等效电路交流等效电路gds+gsUgsmUgRg3Rd+-+-iUoURsRg1Rg2-Rg1+C1Rd+VDDT+-C2+RsCs+Rg2Rg3AgRLoU+-iUdI 交流等效电路交流等效电路gds+gsUgsmUgRg3Rd+-+-iUoURsRg1Rg2-0dgsmRUgUsgsmgsiRUgUUgssmURg)1(smdmiuRgRgUUA10不考虑电容时不考虑电容时考虑电容时考虑电容时0dmiuRgUUA输入电阻输入电阻213/gggiRRRR输出电阻输出电阻dRR 0与共射放大电路类似，共源放大电路具有一定的电压放大能力，且与共射放大电路类似，共源放大电路具有一

33、定的电压放大能力，且输输出出电压与电压与输入输入电压反相，只是共源电路比共射电路的输入电阻大得多。电压反相，只是共源电路比共射电路的输入电阻大得多。三、三、共漏放大电路的动态分析共漏放大电路的动态分析 交流等效电路交流等效电路Rg1+C1RL+VDDT+-C2+RsRg2Rg3AgoU+-iUsddIgds+gsUgsmUgRg3RL+-+-iUoURsRg1Rg2-LsgsmRRUgU/0LsgsmgsiRRUgUU/01smsmiuRgRgUUA同相）且与iiUUU0(iU213/gggiRRRR输入电阻输入电阻dIgds+gsUgsmUgRg3RL+-+-iUoURsRg1Rg2-I00

34、UUgs0000UgRUUgRUImsgsmsR0msgRIUR1/000输出电阻输出电阻P133题2.21已知图已知图P2.21(a)P2.21(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b b）(c)(c)所示。（所示。（1 1）利用图解法求解）利用图解法求解Q Q点；（点；（2 2）利用等效电路法求解、）利用等效电路法求解、Ri i和和Ro o 。解解(1)DDsGSI2iiRu u 时，0QVU GSQ2由特性曲线（由特性曲线（b）可知）可知VUoffGS4)(DdsDDDDSQiRRiVu710)(QVU mAIDSQDQ31

35、mAIDSS4（2）dIgds+gsUgsmUgRg+-+-iUoURd-msIIUgDQDSSoffGSm12)(MRRgi1 KRRd5050dmiuRgUUA2.6.4 场效应管放大电路的特点场效应管放大电路的特点场效应管（单极型管）与晶体管（双极型管）相，最突出的优点是可以场效应管（单极型管）与晶体管（双极型管）相，最突出的优点是可以组成组成高输入电阻的高输入电阻的放大电路，此外，由于它还有噪声低、温度稳定性好、抗放大电路，此外，由于它还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优于晶体管的特点，而且便于集成化，所以被广泛地应用与各辐射能力强等优于晶体管的特点，而且便于集成化，所以被广泛地

36、应用与各种电子电路中。种电子电路中。场效应管的放大能力比晶体管差，共源放大电路的电压放大倍数的数值场效应管的放大能力比晶体管差，共源放大电路的电压放大倍数的数值只有几到几十，而共射放大电路电压放大倍数的数值可达百倍以上。另外，只有几到几十，而共射放大电路电压放大倍数的数值可达百倍以上。另外，由于场效应管栅源之间的等效电容只有几皮法到几十皮法，而栅源电阻又很由于场效应管栅源之间的等效电容只有几皮法到几十皮法，而栅源电阻又很大，若有感应电荷则不易释放，从而形成高压，以至于将栅源间的绝缘层击大，若有感应电荷则不易释放，从而形成高压，以至于将栅源间的绝缘层击穿，造成永久性损坏。使用时应穿，造成永久性损

37、坏。使用时应注意保护。注意保护。2.7 2.7 晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.7.1 2.7.1 复合管放大电路复合管放大电路2.7.2 2.7.2 共射共射共基放大电路共基放大电路2.7.3 2.7.3 共集共集共基放大电路共基放大电路2.7.1 复合管放大电路复合管放大电路一、复合管的组成及其电流放大系数一、复合管的组成及其电流放大系数两只两只PNP型管构成的型管构成的PNP型管型管T1T2iB1iB2(iE1)iE2iC1+iC2iC2iC1两只两只NPN型管构成的型管构成的NPN型管型管T1T2iB1iB2(iE1)iE2iC1+iC2iC2iC1T1T2

38、iB1iB2(iC1)iE2iE1+iC2两只不同类型管构成的两只不同类型管构成的PNP型管型管iC2iE1T1T2iB1iB2(iC1)iE2iE1+iC2两只不同类型管构成的两只不同类型管构成的NPN型管型管iC2iE1T1T2iB1iB2(iE1)iE2iC1+iC2NPN型管构成的型管构成的NPN型管型管iBiCiE1BBii 121221 BCii2EEii 221121BBCCCiiiii 1112111211BBEBi)(iii 11221Bi)(Bi)(1221 场效应管与晶体管组成的复合管及其跨导bemmmrggg11212 2、为了实现电流放大，应将第一只管、为了实现电流放

39、大，应将第一只管子的集电极或发射极电流做为第二只子的集电极或发射极电流做为第二只管子的基极电流。管子的基极电流。复合管的组成原则：复合管的组成原则：1 1、在正确的外加电压下每只管子的各、在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通路，且均工作在极电流均有合适的通路，且均工作在放大区；放大区；二、复合管共射放大电路二、复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路 的微变等效电路的微变等效电路+-iU1ber1bIRb22bI1cI+-oURcRL2ber11bI)(12ebIIcIbcccIIII212121112211)(1bebbebbebbebirIrIrI

40、rIU )/()/(21LcbLccoRRIRRIU 阻容耦合阻容耦合复合管共射放大复合管共射放大电路电路Rc+VccT2-uo+C2Rbui+-C1+RLT12112121121)(1)/()(1)/(bebeLcbebebLcbiourrRRrrIRRIUUA 22beLciour)R/R(UUA 电压放大倍数与没用复电压放大倍数与没用复合管时相当合管时相当若若(1+)rbe2 rbe1，且，且 11，则，则1211bebebibir)(r/RR/RR 211121111221111bebebiibebbebbebbebirrIURrIrIrIrIU）（）（输入电阻比没有复合管时明显增大，

41、即当输入电阻比没有复合管时明显增大，即当 相相同时，从信号源索取的电流将明显减小。同时，从信号源索取的电流将明显减小。iU+-iU1ber1bIRb22bI1cI+-oURcRL2ber11bI)(12ebIIcI分析表明，复合管共射放大电路增分析表明，复合管共射放大电路增强了电流放大能力，从而减小了对强了电流放大能力，从而减小了对信号源驱动电流的要求；从另一角信号源驱动电流的要求；从另一角度看，若驱动电流不变，则采用复度看，若驱动电流不变，则采用复合管后，输出电流将增大约合管后，输出电流将增大约 倍。倍。复合管共射复合管共射放大电路归纳：放大电路归纳：三、复合管共集放大电路三、复合管共集放大

42、电路阻容耦合阻容耦合复合管复合管共集放大共集放大电路电路Re+VccT2-uo+Rbus+-C1+RL+C2T1Rs+-ui交流通路交流通路ReT2-+RbRLT1+-+-RssUiUoU微变等效电路微变等效电路+-iU1ber1bIRb22bI+-oURcRL2ber11bI)(12ebII2eIb1c1c2b2(e1)e2+-RssU)R/R(IrIrIULcebebbebi22211 Ri输入电阻输入电阻)(1)(1()1(21211LcbebebibiR/Rrr/RR/RR )R/R(I)(rIrILcbbebbeb2222111 )R/R(I)(rI)(rILcbbebbeb1212

43、1111111 )R/R)()(r)(rIURLcbebebii212111111 +-iU1ber1bIRb22bI+-oURcRL2ber11bI)(12ebII2eIb1c1c2b2(e1)e2+-RssU11bebsor)R/R(R +-iU1ber1bIRb22bI+-oURc2ber11bI)(12ebII2eIb1c1c2b2(e1)e2RsoIRo1Ro2Ro3Ro11211221)/(1 bebsbeobeorRRrRrR输出电阻输出电阻22bI+-oURc2ber11bI)(12ebII2eIc1c2b2(e1)e2oIRo2Ro3RoRo11bI+-oURcoIRo3Ro

44、2112223111 bebsbeoor)R/R(rRR2112311 bebsbecocor)R/R(r/RR/RR22bI+-oURc2ber11bI)(12ebII2eIc1c2b2(e1)e2oIRo2Ro3RoRo11bI22bI+-oURc2eIc2e2oIRo2Ro3Ro2bI 由于采用复合管，输入电阻由于采用复合管，输入电阻Ri中与中与Rb相并联相并联的部分大大提高，而输出电阻的部分大大提高，而输出电阻Ro中与中与Re相并联的相并联的的部分大大降低，使共集放大电路的部分大大降低，使共集放大电路Ri大、大、Ro小的小的特点得到进一步的发挥。特点得到进一步的发挥。输入电阻输入电阻)

45、(1)(1()1(21211LcbebebiR/Rrr/RR 复合管共集复合管共集放大电路归纳：放大电路归纳：输出电阻输出电阻211211 bebsbecor)R/R(r/RR2.7.2 共射共射共基放大电路共基放大电路ReT2-+RLT1+-+-RssUiUoU1bI2cI)21ecII（2bI 设设T1的电流放大系数为的电流放大系数为 1，b-e间动态电阻为间动态电阻为rbe1，T2的电流放大系数为的电流放大系数为 2，则，则222211112211112111)(1)/()/(bLebbebbeLecbebbeoiccoiciouIRRIrIIIRRIrIIIUUIIUUIUUA 因为因

46、为 21,即即 2/（1+2）1，所以所以 11beLeur)R/R(A 与单管共射放大电路的与单管共射放大电路的 相同。相同。uA 2.7.3 2.7.3 共集共集共基放大电路共基放大电路共集共集共基放大电路共基放大电路 的交流通路的交流通路R Re eT T2 2-+R RL LT T1 1+-+-R Rs ssUiUoU1bI2cI)21eeII（2bI共集共集共基放大电路的交流通路共基放大电路的交流通路，以，以T T管组成的共集电路作为输管组成的共集电路作为输入端，故输入电阻较大；以入端，故输入电阻较大；以T T2 2管管组成的共基电路作为输出端，故组成的共基电路作为输出端，故具有一定电压放大能力；由于共具有一定电压放大能力；由于共集电路和共基电路均有较高的上集电路和共基电路均有较高的上限截止频率，故电路有较宽的通限截止频率，故电路有较宽的通频带。频带。作业 1.13，1.14，1.15 2.14，2.15，2.16