[模电专栏]

文章目录

A 场效应管及其放大电路
- A.a 场效应管（以N沟道为例）
- - A.a.a 结型场效应管
  - A.a.b N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）
  - A.a.c N沟道耗尽型MOS管
  - A.c.d 场效应管的分类
- A.b 场效应管静态工作点的的设置方法
- A.c 场效应管放大电路的动态分析
- A.d 复合管

A 场效应管及其放大电路

A.a 场效应管（以N沟道为例）

是单极型管：工作中只有一种载流子运动；前面介绍的晶体三极管工作时有两种载流子运送，从微观上看，运动是多种多样的，因此噪声比较大。

A.a.a 结型场效应管

与晶体管不同，场效应管中，漏极和源极没有区别，因此可以倒过来用。

当栅源之间电压为0时，沟道最宽。只要在漏源之间加电压，就会产生自由电子的定向移动。
在栅源之间加反向电压，随之反向电压的数值增大，耗尽层加宽，沟道变窄。
如果继续增大电压，沟道将消失。

UGS(off)U_{GS(off)}UGS(off)：夹断电压，为负值。

uGSu_{GS}uGS可以控制导电沟道宽度。为什么g-s必须加负电压？
利用场效应管，非常重要的是场效应管栅源之间的电阻非常大。场效应管中PN结加反向电压，呈现一个很大的电阻，几乎没有电流。如果加正向电压，将会有正向电流，失去其产效应的意义。

uGDu_{GD}uGD也是负值。

uGD=uGS−uDSu_{GD}=u_{GS}-u_{DS}uGD=uGS−uDS
漏极d电压越大，N底的电子往d移动越多，iDi_DiD越大。
场效应管工作在恒流区的条件是什么？
1、 GS之间电压要大到UGS(off)GS之间电压要大到 U_{GS(off)}GS之间电压要大到UGS(off) 。UGS(off)<uGS<0U_{GS(off)}<u_{GS}<0UGS(off)<uGS<0（保证GS不使得管子夹断）
2、 VDDV_{DD}VDD 增大到使得uGD<UGS(off)u_{GD}<U_{GS(off)}uGD<UGS(off)。uGD=uGS−uDSu_{GD}=u_{GS}-u_{DS}uGD=uGS−uDS,得到uDS>uGS−uGS(off)u_{DS}>u_{GS}-u_{GS(off)}uDS>uGS−uGS(off)（uDS−uGS(off)u_{DS}-u_{GS(off)}uDS−uGS(off)为达到夹断d-s还需要增加的电压，VDDV_{DD}VDD使得管子夹断，保证电流有GS之间电压控制）

转移特性

IDSSI_{DSS}IDSS是uGS=0u_{GS}=0uGS=0情况下产生预夹断时的IDI_DID，称为饱和漏极电流。

输出特性

可变电阻区：UGSU_{GS}UGS变化，斜率也变化，故称为可变电阻区

场效应管是耗尽型。

A.a.b N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）

推荐一个增强型MOS管工作原理的视频

预夹断区的电阻要远远大于沟道电阻，uDSu_{DS}uDS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻。
当栅源电压减小时，沟道变窄，夹断区变大，即漏源之间的电阻变大，但是漏源电压并没有增大，所以iDi_DiD变小。
可变电阻区也因栅源电压可以改变沟道的电阻而得名。

A.a.c N沟道耗尽型MOS管

推荐一个耗尽型MOS管工作原理的视频

耗尽型：iD=IDSS(1−uGSUGS(off))2i_D=I_{DSS}(1-\frac{u_{GS}}{U_{GS(off)}})^2iD=IDSS(1−UGS(off)uGS)2

A.c.d 场效应管的分类

A.b 场效应管静态工作点的的设置方法

输入电阻为Rg1R_{g1}Rg1和Rg2R_{g2}Rg2并联再串联上Rg3R_{g3}Rg3,Rg3R_{g3}Rg3是为了使得输入电阻大一些，所以数值也应该大一些。
由于电阻阻值大，噪声越大，为了提高输入电阻阻值不能提高Rg1和Rg2R_{g1}和R_{g2}Rg1和Rg2的阻值。上图电路中，Rg3R_{g3}Rg3没有电流通过（g-s之间电阻非常大），所以可以在保证不产生噪音情况下，增大输入电阻。

A.c 场效应管放大电路的动态分析

1 场效应管的交流等效模型

g-s之间电阻非常大，可视为断路

2 基本共源放大电路的动态分析

3 基本共漏放大电路的动态分析

A.d 复合管

根据电流方向是否矛盾判断。

图片来源：模拟电子技术基础（华成英/清华大学）；
视频链接：模拟电子技术基础华中科技大学张林

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