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文檔簡介
1、第3章 場效應(yīng)管放大電路,3.2 絕緣柵型場效應(yīng)管,3.1 結(jié)型場效應(yīng)管,3.3 場效應(yīng)管的特點及主要參數(shù),3.4 場效應(yīng)管放大電路,3.1 結(jié)型場效應(yīng)管,BJT是一種電流控制元件(iB~ iC),工作時,多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行,所以被稱為雙極型器件。,,場效應(yīng)管(Field Effect Transistor簡稱FET)是一種電壓控制器件(uGS~ iD) ,工作時,只有一種載流子參與導電,因此它是單極型器件。,3.1 結(jié)型
2、場效應(yīng)管,FET因其制造工藝簡單,功耗小,溫度特性好,輸入電阻極高等優(yōu)點,得到了廣泛應(yīng)用。,FET分類:,絕緣柵場效應(yīng)管,結(jié)型場效應(yīng)管,,增強型,耗盡型,,N溝道,P溝道,,N溝道,P溝道,,N溝道,P溝道,,(JFET),(MOSFET),3.1.1 JFET的結(jié)構(gòu),1. 結(jié)構(gòu) ---N溝道,# 符號中的箭頭方向表示什么?,柵結(jié)正偏的方向,JFET,d-漏極 --drain,g-柵極--gate,s- 源極--source,一、柵源
3、電壓對溝道的控制作用,在柵源間加負電壓uGS ,令uDS =0 ①當uGS=0時,為平衡PN結(jié),導電溝道最寬。,②當│uGS│↑時,PN結(jié)反偏,耗盡層變寬,導電溝道變窄,溝道電阻增大。,③當│uGS│↑到一定值時 ,溝道會完全合攏。,定義: 夾斷電壓UP——使導電溝道完全合攏(消失)所需要的柵源電壓uGS。,3.1.1 JFET的工作原理,對于N溝道的JFET,VP <0。,二、漏源電壓對溝道的控制作用,在漏源間加
4、電壓uDS ,令uGS =0 由于uGS =0,所以導電溝道最寬。 ①當uDS=0時, iD=0。,②uDS↑→iD ↑ →靠近漏極處的耗盡層加寬,溝道變窄,呈楔形分布。,③當uDS ↑,使uGD=uG S- uDS=UP時,在靠漏極處夾斷——預夾斷。,預夾斷前, uDS↑→iD ↑。預夾斷后, uDS↑→iD 幾乎不變。,④uDS再↑,預夾斷點下移。,3.1.1 JFET的工
5、作原理,三、柵源電壓uGS和漏源電壓uDS共同作用,iD=f( uGS 、uDS),可用輸兩組特性曲線來描繪。,3.1.1 JFET的工作原理,當VP <vGS<0 時,導電溝道更容易夾斷。,對于同樣的vDS , iD的值比vGS=0時的值要小。,在預夾斷處,vGD=vGS-vDS =VP,一、輸出特性曲線: iD=f( uDS )│uGS=常數(shù),設(shè):UT= -3V,3.1.2 JFET的特性曲線,四個區(qū):,恒流區(qū)的特點
6、:△ iD /△ uGS = gm ≈常數(shù) 即: △ iD = gm △ uGS (放大原理),(a)可變電阻區(qū)(預夾斷前)。,(b)恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)(預夾斷 后)。,(c)夾斷區(qū)(截止區(qū))。,(d)擊穿區(qū)。,可變電阻區(qū),恒流區(qū),截止區(qū),擊穿區(qū),二、轉(zhuǎn)移特性曲線: iD=f( uGS )│uDS=常數(shù),可根據(jù)輸出特性曲線作出移特性曲線。例:作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線:,3.1.
7、2 JFET的特性曲線,,一個重要參數(shù)——跨導gm:,gm=?iD/?uGS? uDS=const (單位mS) gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上, gm為的曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出gm。,3.3 結(jié)型場效應(yīng)管的特點及主要參數(shù),一、特點:,制造工藝簡單,功耗小,溫度特性好,輸入電阻極,抗輻射能力強,易于集成。,二、主要參數(shù),,直流參數(shù),交
8、流參數(shù),極限參數(shù),(3) 開啟電壓UT UT 是MOS增強型管的參數(shù),柵源電壓小于開啟電壓的絕對值, 場效應(yīng)管不能導通。,(1)夾斷電壓UP (或者UGS.off) UP 是MOS耗盡型和結(jié)型FET的參數(shù),當uGS=UP時,漏極電流為零。,(2)飽和漏極電流IDSS MOS耗盡型和結(jié)型FET, 當uGS=0時所對應(yīng)的漏極電流。,(4)直流輸入電阻RGS 結(jié)型場效應(yīng)管,RGS大于107Ω,MOS場效應(yīng)管, R
9、GS可達109~1015Ω。,3.3.1 直流參數(shù),3.3 結(jié)型場效應(yīng)管的特點及主要參數(shù),(1) 低頻跨導gm gm反映了柵壓對漏極電流的控制作用,單位是mS(毫西門子)。,(2) 極間電容,3.3 結(jié)型場效應(yīng)管的特點及主要參數(shù),3.3.2 交流參數(shù),gm=?iD/?uGS? uDS=const,gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上, gm為曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出gm。,(1)
10、漏極最大允許耗散功率PDM,3.3 結(jié)型場效應(yīng)管的特點及主要參數(shù),3.3.2 極限參數(shù),,(2)最大漏極電流IDM,(3)柵源擊穿電壓UBR.GS,(4)漏源擊穿電壓UBR.GS,雙極型和場效應(yīng)型三極管的比較,一. 直流偏置電路—— 保證管子工作在飽和區(qū),輸出信號不失真,3.4 場效應(yīng)管放大電路,(一)自偏壓電路,UGS =- IDR,注意:該電路產(chǎn)生負的柵源電壓,所以只能用于需要負柵源電壓
11、的電路。,計算Q點:UGS 、 ID 、UDS,已知UP ,由,可解出Q點的UGS 、 ID,,3.4.1 場效應(yīng)管偏置電路,,可解出Q點的UGS 、 ID,計算Q點:,已知UP ,由,該電路產(chǎn)生的柵源電壓可正可負,所以適用于所有的場效應(yīng)管電路。,3.4 場效應(yīng)管放大電路,3.4.1 場效應(yīng)管偏置電路,(二)分壓式自偏壓電路 (混合偏置),一. 直流偏置電路—— 保
12、證管子工作在飽和區(qū),輸出信號不失真,,與雙極型晶體管一樣,場效應(yīng)管也是一種非線性器件,在交流小信號情況下,也可以由它的線性等效電路—交流小信號模型來代替。,其中:gmugs是壓控電流源,它體現(xiàn)了輸入電壓對輸出電流的控制作用。 稱為低頻跨導。 rds為輸出電阻,類似于雙極型晶體管的rce。,,3.4 場效應(yīng)管放大電路,3.4.2 場效應(yīng)管的微變等效電路,一、共源放大電路,3.
13、4 場效應(yīng)管放大電路,3.4.3 場效應(yīng)管放大電路性能分析,分析:(1)畫出共源放大電路的交流小信號等效電路。,(2)求電壓放大倍數(shù),(3)求輸入電阻,(4)求輸出電阻,則,,,>>,得,由,二、共漏放大電路(源極跟隨器),3.4 場效應(yīng)管放大電路,3.4.3 場效應(yīng)管放大電路性能分析,(1)畫交流小信號等效電路。,(2)電壓放大倍數(shù),(3)輸入電阻,,(4)輸出電阻,所以,由圖有,本章小結(jié),1.FET分為JFET和MOS
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