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（3)结型场效应管外加的栅－源电压应使栅－源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其RGS大的特点。（)
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(3)结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其RGS大的特点。(&&)
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1在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运算放大器作放大电路的原因是其上限截止频率太低，难以产生高频振荡信号。
)2当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。
)3一般情况下，电压比较器的集成运算放大器工作在开环状态，或者引入了正反馈。
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第03章 场效应管与特殊三极管基本应用
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04四讲 场效应管.ppt 10页
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1、结构和工作原理 2.3.2 N沟道耗尽型MOSFET G S D
P 型衬底 B N+ N+ + + + + + + 1）当uGS=0时，正离子使导电沟道形成。 2）当uGS&0，沟道加宽； uGS&0，沟道变窄。 3）当uGS负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的 uGS= UGS (off) & 0 为管子的夹断电压。 2.3 MOS场效应管 预先掺入大量正离子 4）uDS对iD的影响与增强型MOSFET相似。 G D B S 1）当uGS=0时，正离子使导电沟道形成。 2）当uGS&0，沟道加宽； uGS&0，沟道变窄。 3）当uGS负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的 uGS= UGS (off) & 0 为管子的夹断电压。 4）uDS对iD的影响与增强型MOSFET相似。 2、特性曲线和特性方程 iD uDS 0
0.2V 0V -0.3V 可变电 阻区 恒流区 击 穿 区
截止区 -0.6V
0.4V 输出特性曲线 UGS(off)
iD uGS 0 UGS(off) IDSS 转移特性曲线 2、特性曲线和特性方程 iD uDS 0
0.2V 0V -0.3V 可变电 阻区 恒流区 击 穿 区
截止区 -0.6V
0.4V 输出特性曲线 UGS(off)
iD uGS 0 UGS(off) IDSS 转移特性曲线 *耗尽型MOSFET工作在恒流区时的大信号特性方程为： N沟道MOS FET P沟道MOSFET
电源极性 uDS & 0 uDS & 0 夹断电压 UGS(0ff) & 0 UGS(0ff) & 0 截止区 uGS≤ uGS(off) uGS≥ uGS(off) 可变电阻区 uGD& uGS(off) uGD& uGS(off) 预夹断状态 uGD= uGS(off) uGD= uGS(off) 恒流区 uGD& uGS(off) uGD&uGS(off) 3、已知D型MOSFET三极的电位，如何判断管子的工作状态？
①认清器件类型：N沟道/P沟道 ②看uGS与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定是否工作在截止区 ③若不截止，看uGD与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定工作状态 。 2.3.3 MOSFET的交流小信号模型 2.3 MOS场效应管 1、MOSFET的三种基本组态（P63，图2-53） 2、MOSFET的背栅控制特性 （1）在分立元件电路中，MOSFET的衬底B与源极S通常
是短接的，衬源电压uBS=0，MOSFET 为“三极管”。 G D B S （2）在集成电路中，要求N管的衬底要接系统的最低电位，
P管的衬底要接系统的最高电位，以保证各管之间的相
互隔离以及衬底与源漏区之间PN结的可靠截止，因此
衬源电压uBS≠0。 （3）衬底调制效应是指衬源电压uBS对iD的控制作用，也称为
背栅控制特性。 uBS变化 引起开启电压的变化，从而影
响iD的的变化。 （4）背栅跨导gmb： 跨导比 3、MOSFET的低频交流小信号模型 共源NMOS管 低频小信号模型 + + - - ugs ubs + - uds gmugs gmbubs rds 分立元件电路中，一般uBS=0，MOSFET的模型与JFET相同。 - uds + ugs
gmugs - + rds
FET低频小信号线性模型 G D id S 2.3.4 各种FET的特性比较 2.3 MOS场效应管 1、各种FET的特性比较 ○ ○ ○ G D S ○ ○ ○ G D S ○ ○ ○ G D S ○ ○ ○ G D S G D S G D
S 2、 uDS的极性决定于沟道性质，N沟道为正，P沟道为负。 3、 uGS的极性
①JFET的uGS与uDS极性相反；
②增强型MOSFET的uGS与uDS极性相同；
③耗尽型MOSFET的uGS可正、可负或为0。 uGS(off)&0 uGS(th)&0 uGS(th)&0 uGS(off)&0 N沟道漏极电流从D→S；P沟道漏极电流从S→D。 1、 符号的箭头方向：N沟道向内，P沟道向外。 4、 特性曲线和特性方程
2、FET与BJT的比较 FET BJT 控制方式 电压控制型器件uGS控制iD（gm） 电流控制型器件iB控制iC （β） 直流输入电阻 输入电阻很大，栅极不取电流iG≈0 发
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第8章场效应管及其放大电路.ppt 63页
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第8章场效应管及其放大电路
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N沟道JFET的工作原理：
（1）vGS对导电沟道和漏极电流的控制作用 c)当PN结的反向电压足够大时，
两个PN结的耗尽层合拢，导电沟道消失，漏源间的电阻最大。
对应于导电沟道刚刚消失的栅源电压称为夹断电压，用VP表示。 c) vGS
VP, 导电沟道消失
如果在漏源之间作用正电压vDS，则在vGS由0至VP的变化过程中，导电沟道电阻逐渐增大，漏极电流iD逐渐减小。实现了栅源电压对漏极电流的控制。 （2）vDS对导电沟道和漏极电流iD的影响 N沟道JFET的工作原理：
设VP&vGS&0，且vGS为定值。 a) vDS &vGS－VP
当作用正的漏源电压vDS时，使PN结的反向电压增大，另一方面在导电沟道中产生电流，即漏极电流iD。 PN结的宽度不同，即漏极端宽、源极端窄
iD在导电沟道中形成漏极端大、源极端小的电位分布，致使PN结的反向电压不等，即漏极端大、源极端小。 a) vDS &vGS－VP b) vDS =vGS－VP
b) vDS =vGS－VP
当vDS增大到使PN结漏极端的反向电压等于夹断电压，即vDS-vGS=|VP|时， 漏极端的2个PN结合拢，导电沟道发生预夹断; 再增加vDS，则预夹断向源极方向延伸，如图c）所示。 c) vDS &vGS－VP c) vDS &vGS－VP 预夹断前，沟道电阻基本不变，漏极电流iD随vDS线性增加。
预夹断以后，由于预夹断区无载流子，夹断区电阻比未夹断区电阻大，vDS增加的部分几乎全部作用在夹断区，未夹断区则基本保持预夹断时的电压，形成的沟道电流基本不变。
预夹断后漏极电流基本保持预夹断前的电流，不再随的vDS增加而变化，具有恒流特性。
综上所述，JFET的导电沟道中只有一种类型的载流子参与导电，这与MOS管一样，所以，JFET也是单极型晶体管。
iD受vGS控制，JFET是电压控制电流器件。 预夹断前iD与vDS，近似呈线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。 P沟道结型场效应的工作原理与N沟道JFET的工作原理相似，不再赘述。
N沟道JFET的特性曲线：
8.2.2 JFET的特性曲线 (a) 输出特性：
(b)转移特性：
与MOS管一样，结型场效应管的输出特性也有三个工作区域：可变电阻区、恒流区及截止区。 与耗尽型MOS管相似，结型场效应管工作在饱和区时，漏极电流方程是 （VP &vGS&0，vDS&vGS-VP）
上式实际上也是工作在饱和区时转移特性曲线的近似函数。 各类场效应管的符号及特性曲线表：
P沟道 8.3 场效应管放大电路
场效应管通过栅源电压vGS来控制漏极电流iD，场效应管具有输入电阻高的特点，它适用于作为多级放大电路的输入级，尤其对高内阻的信号源，采用场放管才能有效地进行放大。 8.3.1 场效应管放大电路的3种组态
8.3.2 直流偏置电路和静态分析
因为场效应管是电压控制器件，栅极电流近似为零，所以场效应管静态偏置电路必须建立合适的栅源电压VGS，并产生适当的漏极电流。 1.固定偏压式共源放大电路 栅极电压源VGG为MOS管提供大于开启电压VT的直流偏置电压， 漏极电压源VDD和偏置电阻Rd提供漏极直流电流通路。 场效应管放大电路的静态分析可以采用图解法和计算法。 (1) 图解法求静态工作点
令vi=0， 电容C在直流通路中相当于开路。 vGS=VGG
① vDS=VDD－iDRd
在输出特性上做出方程②的直线;
与vGS＝VGG的输出特性曲线的交点Q即为静态工作点; 读出其对应的坐标，即是MOS管的漏源直流电压VDS和漏极直流电流ID。 (2) 计算法求静态工作点
当N沟道增强型MOS管工作在恒流区时，iD的近似表达式为: 得方程组： 解得静态工作点Q（VGS，VDS，ID）。
由于栅极的直流偏置电压是一个固定值（vGS＝VGG），所以称为固定偏压式电路。 2.自给偏压式共源放大电路 令vi=0，电容在直流通路中相当于开路。
由于vGS＝-RsiD，即栅源偏置电压是由MOS管的漏极电流自己形成的，故称为自给偏压电路。
显然，用N沟道JFET也可以组成自给偏压电路。
用增强型MOS管却不行，因为在栅源电压为零时，增强型MOS没有导电沟道，即无漏极电流，不能形成自偏压。 例 8.2 共源放大电路如图所示。图中，Rg =1M?，Rs=2k?，Rd=12k? ，VDD=20V，I
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什么是结型场效应管JFET（动态图比较好）
什么是结型场效应管JFET
场效应管是通过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。
它不仅具有双极型三极管的体积小,重量轻,耗电少,寿命长等优点,而且还具有输入电阻高,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.因而,在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用.根据结构和工作原理不同,场效应管可分为两大类: 结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。
在两个高掺杂的P区中间，夹着一层低掺杂的N区（N区一般做得很薄），形成了两个PN结。在N区的两端各做一个欧姆接触电极，在两个P区上也做上欧姆电极，并把这两个P区连起来，就构成了一个场效应管。从N型区引出的两个电极分别为源极S和漏极D，从两个P区引出的电极叫栅极G，很薄的N区称为导电沟道。
结型场效应管分类：N沟道和P沟道两种。如下图所示为N沟道管的结构和符号。
如右图所示为N沟道结型场效应管的结构示意图。
N沟道结型场效应管正常工作时，在漏-源之间加正向电压，形成漏极电流。&0，耗尽层承受反向电压，既保证栅-源之间内阻很高，又实现对沟道电流的控制。
★=0时，对导电沟道的控制作用，如下图所示。
◆&=0时，=0，耗尽层很窄，导电沟道很宽。
◆&│增大时，耗尽层加宽，沟道变窄，沟道电阻增大。
◆&│增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消失，沟道电阻趋于无穷大，称此时的值为夹断电压。
★为~0中某一固定值时，对漏极电流的影响
▲&=0，由&所确定的一定宽的导电沟道，但由于d-s间电压为零，多子不会产生定向移动，&=0。
▲&&&0，有电流从漏极流向源极，从而使沟道各点与栅极间的电压不再相等，沿沟道从源极到漏极逐渐增大，造成靠近漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽。如下图（a）所示。
▲从零逐渐增大时，=&-&逐渐减小，靠近漏极一边的导电沟道随之变窄。电流随线性增大。
▲增大，使=，漏极一边耗尽层出现夹断区，称=为预夹断。
▲继续增大，&，夹断区加长。这时，一方面自由电子从漏极向源极定向移动所受阻力加大，从而导致&减小；另一方面，随着&的增大，使d-s间的纵向电场增强，导致&增大。两种变化趋势相抵消，&表现出恒流特性。
结型场效应管的输出特性表示在栅源电压一定的情况下，漏极电流与漏源电压之间的关系，即
输出特性可以分为四个工作区：
◆可变电阻区：曲线拐弯点的连线与纵轴所夹区域。较小，导电沟道畅通，d-s之间相当于一个欧姆电阻，当不变，从零增大，线性增大。越大，曲线越陡，沟道电阻随大小而变，故称为可变电阻区，在这个区域场效应管是导通的，类似于晶体三极管的饱和区。
◆夹断区：靠近横轴&区域．此时电流&=0，场效应管呈现一个很大的电阻，这个区域类似晶体三极管的截止区。
◆恒流区：恒流区指中间平坦区域，它属于线性放大区，增大到脱离可变电阻区，&不随的增大而变化，趋向恒定值。在这个区域，只随的增大而增大。在该区域工作的场效应管，的大小只受的控制，表现出场效应管电压控制电流的放大作用。
◆击穿区：增大,突然加大，反向偏置的PN结超过承受极限而发生沟道击穿,和失去对的控制作用，若不加限制，场效应管会损坏。使用时一定要特别注意，不可过大。
由于结型管外加的是反偏电压，没有栅极电流，所以没有输入特性。漏极电流与栅源电压&的关系曲线称为转移特性。即
N沟道结型管对的控制规律如图所示。
当为确定值由零向负方向变化将减小，=，使&=0，此电压便是夹断电压。当=0时，漏极电流最大，称为饱和漏电流，用IDSS表示。实验证明，在&≤0 的范围内，漏极电流与栅极电压的关系近似为：
说明场效应管为非线性器件。
场效应管在手机射频电路中作为放大元件使用，在逻辑电路一般作开关元件使用。与三极管一样，场效应管必须加上适当的偏压，才能正常工作，才能起放大、振荡很有成效作用。其中P沟通型场效应管必须加上负的栅—源电压，而N沟道型场效应管工作必须加上正的栅—源电压。
场效应管具有放大作用，可以组成放大电路，它与双极性三极管相比具有以下特点：
（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID；
（2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很高；
（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；
（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；
（5）场效应管的抗辐射能力强。
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