场效应管及其放大电路

三种组态

共源极

小信号模型

例题

已知电路参数如图(a)所示,FET工作点上的互导gm=1mA/V,设rds>>Rd,则该电路的小信号等效电路是_______,电压增益为_______,输入电阻为_______。

将电路中所有电容置为短路,所有的直流源置零(电压源短路,电流源开路),画出电路的交流通路,可以判断电路为带有源极电阻R1的共源极电路,然后将MOSFET替换为对应的小信号模型,可得答案为b图。注意,R1没有被电容交流短路。
由小信号模型的等效电路进行交流分析,可得电路的电压增益为:(-gm*Rd)/(1+gm*R1)=(-1*10)/(1+1*2) = -10/3= -3.3;
由小信号模型等效电路可知,电路的输入电阻为Ri=Rg3+(Rg1//Rg2)=2000k+300k//100k = 2000k+75k=2075k.

共漏极

小信号模型

例题

电路中恒流源电流即为MOSFET的漏极电流,因此漏极电流ID=1mA,由gm为2乘以导电因子与漏极电流乘积的开平方,可得gm=2ms;
图示电路为源极跟随器,电压增益大于零,小于1但接近为1,且由小信号模型等效电路,可得增益为:Av=gm*RL/(1+gm*RL) = 0.89;
电路的输出电阻Ro = 1/gm = 500Ω=0.5kΩ.

增益

未命名图片
未命名图片

输入电阻

上图可知,Ri=Rg

输出电阻

共栅极

小信号模型

例题

图示电路参数为I=0.5mA,VDD=VSS=5V,Rg=100 kΩ,Rd=10kΩ, Rsi=1kΩ。场效应管参数为VTN=1V,Kn=0.5λ=0。那么电路的输入电阻约为________,源电压增益Aυs=υo/υs =_________,输出电阻约为________。

图示电路中,恒流源电流即为MOSFET的漏极电流,因此漏极电流ID=0.5mA,由gm为2乘以导电因子与漏极电流乘积的开平方,可得gm=1ms;
有小信号模型等效电路可知,电路的输入电阻为Ri = 1/gm=1/1ms=1kΩ.
电路的电压增益为:Av=gmRd=1*10=10,源电压增益为:Av*Ri/(Ri+Rs)=10*1/(1+1)=5;
电路的输出电阻即为漏极电阻Rd,因此为10kΩ.

增益

电压
电流


输入电阻

输出电阻

MOOC

判断

MOSFET放大电路的三种组态中只有共源电路有功率放大作用。

(×)
MOSFET是有源器件,MOSFET放大电路在输入信号控制下,将直流电源的功率转换为有效的输出功率,所以不管是哪种组态的放大电路,都有功率放大作用。

增强型MOS管工作在饱和区(放大区)时,其栅源电压必须大于零。

(×)
P沟道增强型必须小于0

场效应管仅靠一种载流子导电。

N沟道场效应管的漏极电流由电子的漂移运动形成。

(√)
N沟道场效应管沟道中只有自由电子,P沟道场效应管沟道中只有空穴,因此场效应管也称为单极性器件

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