南通大学模电课件第五章.ppt

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1、第5章场效应管放大电路场效应管是一种利用电场效应来控制其电流的半导体器件。特点：输入阻抗高、热稳定性好、噪声小、抗辐射、制造工艺简单等优点。MOSFET大规模和超大规模集成电路中占有很重要的地位。P沟道耗尽型P沟道P沟道N沟道增强型N沟道N沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管的分类：5.1.1N沟道增强型（绝缘栅）MOSFET1、结构5.1金属—氧化物—半导体场效应管（MOSFET）L：沟道长度W：沟道宽度tox：绝缘层厚度通常W>L符号解释：虚线表示，只有在加上柵极电压后，才有导电沟道（增强型）；箭头方向表示从P指向N，由

2、此可判断沟道类型。g,d,s分别对应于三极管的b极，c极，e极。5.1.1N沟道增强型MOSFET（绝缘栅）1、结构5.1金属—氧化物—半导体场效应管（MOSFET）剖面图符号绝缘栅型2、工作原理1）VGS对工作的影响（设VDS=0）①当VGS=0时，若加上VDS0，∵两个PN结有一个反偏，R很大，∴iD=0②当VGS≠0（0），绝缘层平板电容强电场排斥空穴（吸引电子），留下负离子。当VGSVT时，未形成导电沟道，这时VDS0，iD=0VT称为开启电压2、工作原理1）VGS对工作的影响（设VDS=0）②当VGS≠0（0），绝缘层平板电容强电场排斥空

3、穴（吸引电子），留下负离子。当VGSVT时，未形成导电沟道，这时VDS0，iD=0③当VGSVT，吸引足够多的电子N型薄层（反型层、感生沟道），这时若VDS0，通过感生沟道产生iD。2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用靠近漏极d处的电位升高电场强度减小沟道变薄当vGS一定（vGS>VT）时，vDSID沟道电位梯度整个沟道呈楔形分布当vGS一定（vGS>VT）时，vDSID沟道电位梯度当vDS增加到使vGD=VT时，在紧靠漏极处出现预夹断。2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用在预夹断处：vGD=vGS-vDS=VT预夹断后，vD

4、S夹断区延长沟道电阻ID基本不变2.工作原理（2）vDS对沟道的控制作用2.工作原理（3）vDS和vGS同时作用时vDS一定，vGS变化时给定一个vGS，就有一条不同的iD–vDS曲线。3.V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程①截止区当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。②可变电阻区vDS≤（vGS－VT）一个受vGS控制的可变电阻③饱和区（恒流区又称放大区）3.V-I特性曲线及大信号特性方程（1）输出特性及大信号特性方程③饱和区（恒流区又称放大区）vGS>VT，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT时的iD

5、V-I特性：3.V-I特性曲线及大信号特性方程（2）转移特性5.1.2N沟道耗尽型MOSFET1.结构和工作原理（N沟道）二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流5.1.2N沟道耗尽型MOSFET2.V-I特性曲线及大信号特性方程（N沟道增强型）（N沟道增强型）5.1.3P沟道MOSFET5.1.5MOSFET的主要参数一、直流参数NMOS增强型1.开启电压VT（增强型参数）2.夹断电压VP（耗尽型参数）3.饱和漏电流IDSS（耗尽型参数）4.直流输入电阻RGS（109Ω～1015Ω）二、交流参数1.输出电阻rds当不考虑沟道调制效

6、应时，＝0，rds→∞5.1.5MOSFET的主要参数2.低频互导gm二、交流参数考虑到则其中5.1.5MOSFET的主要参数作业：5.1.25.1.3三、极限参数1.最大漏极电流IDM2.最大耗散功率PDM3.最大漏源电压V（BR）DS4.最大栅源电压V（BR）GS5.2MOSFET放大电路5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算2*.图解分析3.小信号模型分析5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单的共源极放大电路（N沟道）直流通路共源极放大电路5.2.1MOSFET放大电路1.直流偏置及静态工作点的计算（1）简单

7、的共源极放大电路（N沟道）才工作在饱和区。只有满足如果VGSVT，否则工作在截止区再假设工作在可变电阻区即假设工作在饱和区满足假设成立，结果即为所求。解：例：设Rg1=60k，Rg2=40k，Rd=15k，试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源电压VDSQ。VDD=5V，VT=1V，5.2.1MOSFET放大电路1