uds
Cds
−
图3-18场效应管高频小信号模型
2.应用小信号模型法分析场效应管放大电路
+UDD RD
RG g
d
RG uo
ui UGG
（a）电路
ui
ugs
RD
uo
gmugs
s
（b）微变等效电路
U&i U&gs
A&u
U&o U&i
gmU&gs RD U&gs
gmRD
2）.共漏放大电路的动态分析
漏端的沟道被夹断， 称为予夹断。
D UDS增大则被夹断 区向下延伸。
G N
UGS<Up UGD=UP时 ID UDS N
UGS S
此时，电流ID由未 被夹断区域中的载 流子形成，基本不 随UDS的增加而增 加，呈恒流特性。
G
UGS
UGS<Up UGD=UP时 D ID
UDS NN
S
工作原理
ID
N
N
P
UGS UDS
UDS增加，UGD=UT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
S GD ID
N
N
P
夹断后，即
使UDS 继续 增加，ID仍
呈恒流特性。
绝缘栅型场效应管特性曲线
1)增强型MOS管
开启 电压
2)耗尽型MOS管
夹断 电压
各种场效应管所加偏压极性小结
结型PN沟沟道道((uuGGSS＞＜00)) 场效应管绝缘栅型耗增尽强型型PPNN沟沟沟沟道道道道((((uuuuGGGGSSSS＜极＞极0性0性)) 任任意意))
Io
Au
Uo Ui
gm RS 1 gm RS
IRS
RS
Ri
Uo
Io
Uo RS
gmUo
Ro
Uo Io
Uo RS
Uo gmUo
1 RS
1 gm
RS //
1 gm
三种基本放大电路的性能比较
BJT
FET
组态对应关系： CE
CS
CC
CD
电压增益：
CB
CG
CE： CC： CB：
BJT
( Rc1// RL )
P 沟道增强型
SG D
P
P
N
予埋了导 电沟道
D G
S
P 沟道耗尽型
3.2.2MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
UGS=0时
UGS UDS
S GD
ID=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于
两个反接的 PN结
UGS>0时
UGS UDS S GD
N
N
P
UGS UDS S GD
N
N
P
UGS UDS S GD
2.分压器式自偏压电路
+UDD
RD
Rg1
Cb2
Cb1 +
ui -
Rg3
Rg2
RS
+
UG U DD
Rg2 Rg1 Rg2
uo
C -
Rg1
Rg3 Rg2
+UDD RD
RS
UGS
UG
US
UDD
Rg2 Rg1 Rg2
I D RS
( I D RS
UDD
Rg2 ) Rg1 Rg2
IDQ
I
DO
(1
a.静态：
IDQ
I
DO
U (
GSQ
UT
1)2
UGSQ UGG IDQRs
U
DSQ
UDD
I DQ Rs
+UDD
RG g Ugs s
RG
Ui
UGG
Rs
Uo
Ui
g mUgs
d
RS
Uo
RG g Ugs s
Uo Id RS gmUgs RS
Ui
g mUgs
d
Rg
Ui
g
s
gmUo
d
RS Uo U&i U&gs U&o U&gs gmU&gsRS
G UGS
D ID P
NN
S
UDS=0U时 UDS
UGS越大耗尽区越宽， 沟道越窄，电阻越大。
D
但区当宽度UG有S较限小U，D时存S=，在0U耗导时尽
电沟道。DS间相当于 线I性D 电阻。
P
UDS
G NN
UGS S
UGS达到一定值时 （夹断电压UP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，即
使UDS 0U，漏极电 D ID
② 饱和漏极电流IDSS： UGS=0时对应的漏极电流。
③ 低频跨导gm：
gm
iD uGS
U DS
或
gm
2IDSS
(1
UGS UP
UP
) （ UP
UGS
0）
低频跨导反映了UGS对iD的控制作用。gm可以在转移 特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
④ 输出电阻rd：
rd
UDS iD
U GS
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
rbe
(1 ) ( Re // RL ) rbe (1 )( Re // RL )
( Rc // RL )
rbe
FET
CS： gm(Rd // RL ) CD： gm( R // RL )
1 gm(R // RL ) CG： gm ( Rd // RL )
48
三种基本放大电路的性能比较
ID
变窄U，GS从继上续至减下小呈，楔沟形道分继布续。变窄
靠压在漏当UU预当极GGU夹S沟D处称D=断S道U出增为G处夹现加夹S-断U预到断D时夹S使电=，断U压U对GP。UD应=P U（的P 时或栅，源在电紧 此U时GSU(ofDf)S） 。 夹断区延长 对于沟N道沟电道阻的JFEITD基，本UP不<0变。
3.2 绝缘栅场效应管
3.2.1 结构和电路符号
s源极
氧化层
二氧化硅
绝缘层
N+
耗尽层
g栅极
d漏极 金属铝
P型衬底
N+ 耗尽层
SG
N P
D 金属铝
两个N区 N
B衬底引线
D
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
N沟道增强型
SG D
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
SG D PN P
D
G S
5
uDS=uGS−UP
iD / mA
6 IDSS
5
4
B
1V
3
2
C −2 V
4
3
U DS>4V
2
1
RDS 大 D
−3 V
UP=−4 V
UP=-4 V
1
0
4
8 12 截止区
16
20
24 UDSS
uDS / V
输出特性曲线
-4
-3 -2 -1
0 uGS / V
转移特性曲线
主要参数
① 夹断电压UP (或UGS(off))： 漏极电流约为零时的UGS值 。
UGSQ UT
)2
U DSQ U DD I DQ (RD RS )
3.3.2 场效应管放大电路的动态分析
1.场效应管小信号模型
g
ugs
rgs
d
id
g
gmugs rd
uds
ugs
gmugs
id d
rd
ugs
s
s
(a) 结型场效应管小信号模型
(b)绝缘栅型场效应管小信号模型
对于结型场效应管
gm
参数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C
PDM mW
100 100 100 100 100
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS VRGS
V
V
>20 >20
>20 >20
>20 >20
>12 >25
-25
VP
gm
V mA/ V
1.自偏压电路
Cb1 + ui −
+UDD RD Cb2
+
T
RG
uo RS C
−
+UDD RD
RG
RS
U GSQ U GQ U SQ 0 I DQ RS I DQ RS
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ UP
)
2
I DSS (1
I DQ RS )2 UP
U DSQ U DD I DQ (RD RS )
iD uG S
|UDS
2 I DSS UP
(1
uG S UP
)
|UDS
2
I
2 DSS
(1
uG S UP
)2
|U DS
UP
2 UP
I DSSiD
gm
2 UT
IDO IDQ
当小信号作用时，可以用IDQ来近似iD，所以
gm
2 UP
IDSS IDQ
g
+
ugs
rgs