第14講 MOS管放大電路.ppt

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1、模擬電子技術(shù)AnalogElectronicTechnology5場效應(yīng)管放大電路5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)管5.3結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）*5.4砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)管5.5各種放大器件電路性能比較5.2MOSFET放大電路P溝道耗盡型P溝道P溝道N溝道增強(qiáng)型N溝道N溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應(yīng)管的分類：(電場效應(yīng)，單極性管，電壓控制電流)增強(qiáng)型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，沒有導(dǎo)電溝道耗盡型：場效應(yīng)管沒有加偏置電壓時(shí)，就有導(dǎo)電溝道存在N溝

2、道P溝道（耗盡型）場效應(yīng)管的符號N溝道MOSFET耗盡型增強(qiáng)型P溝道MOSFETN溝道JFETP溝道JFETN溝道增強(qiáng)型MOSFET工作原理（1）vGS對溝道的控制作用當(dāng)vGS≤0時(shí)無導(dǎo)電溝道，d、s間加電壓時(shí)，也無電流產(chǎn)生。當(dāng)0

3、d處的電位升高?電場強(qiáng)度減小?溝道變薄當(dāng)vGS一定（vGS>VT）時(shí)，vDS??ID??溝道電位梯度?整個(gè)溝道呈楔形分布當(dāng)vGS一定（vGS≥VT）時(shí)，vDS??ID??溝道電位梯度?當(dāng)vDS增加到使vGD=VT時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用在預(yù)夾斷處：vGD=vGS-vDS=VT預(yù)夾斷后，vDS??夾斷區(qū)延長?溝道電阻??ID基本不變2.工作原理（2）vDS對溝道的控制作用2.工作原理（3）vDS和vGS同時(shí)作用時(shí)vDS一定，vGS變化時(shí)給定一個(gè)vGS，就有一條不同的iD

4、–vDS曲線。3.V-I特性曲線及大信號特性方程①截止區(qū)當(dāng)vGS＜VT時(shí)，導(dǎo)電溝道尚未形成，iD＝0，為截止工作狀態(tài)。②可變電阻區(qū)vDS≤（vGS－VT）③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT，且vDS≥（vGS－VT）3.V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)vDS≤（vGS－VT）由于vDS較小，可近似為rdso是一個(gè)受vGS控制的可變電阻3.V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程②可變電阻區(qū)?n：反型層中電子遷移率Cox：柵極（與襯底間）氧化層單位

5、面積電容本征電導(dǎo)因子其中Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位：mA/V23.V-I特性曲線及大信號特性方程（1）輸出特性及大信號特性方程③飽和區(qū)（恒流區(qū)又稱放大區(qū)）vGS>VT，且vDS≥（vGS－VT）是vGS＝2VT時(shí)的iDV-I特性：3.V-I特性曲線及大信號特性方程（2）轉(zhuǎn)移特性5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）二氧化硅絕緣層中摻有大量的正離子可以在正或負(fù)的柵源電壓下工作，而且基本上無柵流5.1.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)和工作原理（N溝道）當(dāng)vGS>0時(shí)由于絕緣層的存在，并不會產(chǎn)生

6、柵極電流，而是在溝道中感應(yīng)出更多的負(fù)電荷，使溝道變寬。在vDS的作用下，iD將有更大的數(shù)值。溝道變窄，從而使漏極電流減小。當(dāng)vGS為負(fù)電壓到達(dá)某個(gè)值時(shí)，耗盡區(qū)擴(kuò)展到整個(gè)溝道，溝道完全被夾斷，即使有vDS，也不會有漏極電流iD，此時(shí)的柵源電壓稱為夾斷電壓VP。當(dāng)vGS<0時(shí)VP為負(fù)值。5.1.2N溝道耗盡型MOSFET2.V-I特性曲線及大信號特性方程（N溝道增強(qiáng)型）用夾斷電壓代替開啟電壓（N溝道增強(qiáng)型）飽和漏電流5.1.3P溝道MOSFET除vGS和vDS的極性為負(fù)以及開啟電壓VT為負(fù)以外，電流iD流入源極，流

7、出漏極，其他和NMOS相同。因?yàn)镹MOS器件可以做得更小，運(yùn)行更快，并且NMOS比PMOS需要的電源更低，因此NMOS已經(jīng)取代了PMOS技術(shù)。CMOSBiCMOS5.1.4溝道長度調(diào)制效應(yīng)實(shí)際上飽和區(qū)的曲線并不是平坦的L的單位為?m當(dāng)不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，?＝0，曲線是平坦的。修正后5.1.5MOSFET的主要參數(shù)一、直流參數(shù)NMOS增強(qiáng)型1.開啟電壓VT（增強(qiáng)型參數(shù)）2.夾斷電壓VP（耗盡型參數(shù)）3.飽和漏電流IDSS（耗盡型參數(shù)）4.直流輸入電阻RGS（109Ω～1015Ω）二、交流參數(shù)1.輸出電阻rds當(dāng)

8、不考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，?＝0，rds→∞5.1.5MOSFET的主要參數(shù)2.低頻互導(dǎo)gm二、交流參數(shù)考慮到則其中5.1.5MOSFET的主要參數(shù)三、極限參數(shù)1.最大漏極電流IDM2.最大耗散功率PDM3.最大漏源電壓V（BR）DS4.最大柵源電壓V（BR）GS在恒流區(qū)時(shí)g-s、d-s間的電壓極性P2495.1.1P2495.1.25.2MOSFET放大電路5.2.1MOSFET放大電路