第七节　场效应管放大电路

第七节　场效应管放大电路

    场效应管（FET）是利用电场效应控制电流大小的单极型半导体器件。在其输入端基本不取电流或电流极小，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单等特点，在大规模和超大规模集成电路中被广泛应用。

    FET和双极型三极管相类似，电极对应关系是b→G、e→S、c→D；由FET组成的放大电路也和三极管放大电路相类似，三极管放大电路基极回路需要一个偏置电流，而由FET构成的放大电路中，由于场效应管栅极没有电流，所以FET放大电路的栅极回路需要一个合适的偏置电压。

    FET组成的放大电路和三极管放大电路的主要区别在于：场效应管是电压控制型器件，靠栅源间的电压变化来控制漏极电流的变化，放大作用由跨导来体现；三极管是电流控制型器件，靠基极电流的变化来控制集电极电流的变化，放大作用由电流放大系数来实现。

    场效应管放大电路分为共源、共漏、共栅极三种组态。在分析三种组态时，可与双极型三极管的共射、共集、共基对照，体会二者间的相似与区别之处。

    图2.7.1所示是采用N沟道增强型绝缘栅场效应管构成的共源极基本放大电路。由于绝缘栅场效应管是N沟道增强型，所以电路采用正栅压偏置。

图2.7.1　共源极基本放大电路

    比较共源和共射放大电路，它们只是在偏置电路和受控源的类型上有所不同。

    1．直流分析

    图2.7.1对应的直流通路如图2.7.2所示

图2.7.2　图2.7.1对应的直流通路

    由图2.7.2可写出下列方程

    上式中有两个变量，一个方程式无法求解，要求解需要知道场效应三极管的转移特性曲线。查有关手册可知，耗尽型场效应三极管在饱和区的转移特性曲线可以用下式表示

    于是可以解出U_GSQ、I_DQ。式中U_GS（off）称为夹断电压，I_DSS是U_GS=0时的漏极电流，U_GS（off）和I_DSS在手册中都已经给出。因此有

    由上式可以解得U_DSQ。

    2．场效应管的微变模型

    与双极型三极管一样，可以用一个线性模型来代替场效应管，条件仍然是工作线性区，或是微变信号。与双极型三极管相比，因为场效应管的栅源之间的输入电阻十分大，可视为开路。输出回路是一个受控源，即电压控制电流源VCCS，大小是。电流源还并联了一个输出电阻r_ds，在双极型三极管的简化模型中，因输出电阻很大视为开路，在此可暂时保留，根据具体情况决定取舍。其他部分与双极型三极管放大电路情况一样。简化场效应管的中频微变等效电路如图2.7.3所示。

图2.7.3　场效应管的微变等效模型