2022-2023学年高二物理竞赛课件：场效应管应用原理

场效应管应用原理 场效应管应用原理 MOS开关 一、原理 二、应用举例 逻辑门电路 一、CMOS 反相器 二、CMOS 或非门 三、CMOS 与非门 四、传输门 集成工艺 有源电阻构成分压器 若两管n 、 COX 、VGS(th)相同，则 联立求解得： T1 V1 I1 + - I2 V2 + - VDD T2 由图 I1 = I2 V1 + V2 = VDD V1 + V2 = VDD 调整沟道宽长比（W/l），可得所需的分压值。 1、MOS管截止模式判断方法 假定MOS管工作在放大模式： 放大模式 非饱和模式（需重新计算Q点） N沟道管：VGS < VGS(th) P沟道管：VGS > VGS(th) 截止条件 2、MOS管非饱和与饱和（放大）模式判断方法 a)由直流通路写出管外电路VGS与ID之间关系式。 c)联立解上述方程，选出合理的一组解。 d)判断电路工作模式： 若|VDS| > |VGS–VGS(th)| 若|VDS| < |VGS–VGS(th)| b)利用饱和区数学模型： 饱和区(放大区)外加电压极性判断及数学模型 VDS极性取决于沟道类型。 N沟道：VDS > 0， P沟道：VDS < 0 VGS极性取决于工作方式及沟道类型。 增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。 耗尽型MOS管： VGS 取值任意。 饱和区数学模型与管子类型无关。 （3-1-9） MOS管 复习 1. N-JFET管 （1）特性曲线 （2）电流方程 （工作于恒流区） (3-2-3) （1）特性曲线 （2）电流方程 2. N-EMOS管（无原始导电沟道） （工作于恒流区） (3-1-7) 3. N-DMOS管（有原始导电沟道） （1）特性曲线 （2）电流方程 （工作于恒流区） 注意 P沟道管VGG和VDD的极性应与N沟道管的相反。 增加——场效应管放大电路的三种接法: ①共源接法 ②共漏接法 ③共栅接法（极少用） N-EMOS管放大器静态Q点的设置方法及分析计算 （以共源电路为例） 一、基本共源电路 1、电路组成 ①N-EMOS管：放大 ②栅极电源VGG 要求：VGG>VGS(th) ③漏极电源VDD： 要求：VDS>VGS-VGS(th) ④Rd： 将电流的变化转化成电压的变化. 类似例2:（3-1-7） 2、静态Q点的确定 ①图解法 令 则 VGSQ=VGG 输出特性曲线 VDS=VDD-iDRd 交点Q IDQ VDSQ 存在问题：双电源供电。 ②估算法 VGSQ=VGG， VDSQ=VDD-IDQRd 二、分压式偏置电路 1、静态Q点的确定 静态时 于是，有 说明 Rg3的作用是为使Ri增大 类似例1：(3-1-7) $