模拟电路网络课件 第二十一节:场效应管与BJT放大电路的比较

模拟电路网络课件 第二十一节:场效应管与BJT放大电路的比较

场效应管放大电路与BJT放大电路的性能比较

场效应管放大电路的共源电路、共漏电路、共栅电路分别与三极管放大电路的共射电路、共集电路、共基电路相对应。

共源电路与共射电路均有电压放大作用，即 ，而且输出电压与输入电压相位相反。因此，这两种放大电路可统称为反相电压放大器，用图1(a)所示的示意图表示。

共漏电路与共集电路均没有电压放大作用，即 。在一定条件下可认为 ，即 ，而且输出电压与输入电压同相位。因此，可将这两种放大电路称为电压跟随器，用图1(b)所示的示意图表示。

共栅电路和共基电路均有输出电流与输入电流接近相等（ ）。为此，可将它们称为电流跟随器，用图1(c)所示的示意图表示。而且，由于这两种放大电路的输入电流都比较大，因此，它们的输入电阻都比较小。

场效应管放大电路最突出的优点是，共源、共漏和共栅电路的输入电阻高于相应的共射、共集和共基电路的输入电阻。此外，场效应管还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优于三极管的特点，而且便于集成。

必须指出，由于场效应管的低频跨导一般比较小，所以场效应管的放大能力比三极管差，如共源电路的电压增益往往小于共射电路的电压增益。另外，由于MOS管栅-源极之间的等效电容Cgs只有几皮法 ~ 几十皮法，而栅-源电阻rgs又很大，若有感应电荷，则不易释放，从而形成高电压，以至于将栅-源极间的绝缘层击穿，造成管子永久性损坏。使用时应注意保护。

实际应用中可根据具体要求将上述各种组态的电路进行适当的组合，以构成高性能的放大电路。

本章小结
由于结构和工作原理的不同，使得场效应管具有一些不同于三极管的特点，如下表所示。将两者结合使用，取长补短，可改善和提高放大电路的某些性能指标。

比较内容	场效应管	三极管
导电机理	只依靠一种载流子（多子）参与导电，为单极型器件。	两种载流子（多子和少子）参与导电，为双极型器件。
放大原理	输入电压控制输出电流，gm=0.1ms~20ms	输入电流控制输出电流，例如，β =20~100
特 点	制造工艺简单，便于大规模集成。 热稳定性好，噪声低。 输入电阻高，栅极电流iG≈0。 gm小，放大能力较低。	受温度等外界影响较大，噪声大。 输入电阻低（因发射结正偏）。 β 较大，放大能力强。

• 按照结构的不同，场效应管分为结型和绝缘栅型两种类型，MOS管属于绝缘栅型。每一类型均有两种沟道,N沟道和P沟道，两者的主要区别在于电压的极性和电流的方向不同。MOS管又分为增强型和耗尽型两种形式。

• 正确理解场效应管工作原理的关键在于掌握电压vGS及vDS对导电沟道和电流iD的不同作用，并掌握预夹断与夹断这两个状态的区别和条件。转移特性曲线和输出特性曲线描述了vGS、vDS和iD三者之间的关系。与三极管相类似，场效应管有截止区（即夹断区）、恒流区（即放大区）和可变电阻区三个工作区域。在恒流区，可将iD看成受电压vGS控制的电流源。gm、VP（或VT）、IDSS、IDM、PDM、V(BR)DS和极间电容是场效应管的主要参数。

• 在场效应管放大电路中，直流偏置电路常采用自偏压电路（仅适合于耗尽型场效应管）和分压式自偏压电路。为了保证场效应管工作在放大区，电压vGS、vDS的极性和vDS的大小应如下表所示。

场效应管类型			vGS极性	vDS极性	vDS大小（表达式）
耗尽型	结型	N沟道	-	+	vDS≥vGS – VP
		P沟道	+	-	½vDS½≥½vGS – VP½
	MOS管	N沟道	+，-，0均可	+	vDS≥vGS – VP
		P沟道	-，+，0均可	-	½vDS½≥½vGS – VP½
增强型	MOS管	N沟道	+	+	vDS≥vGS – VT
		P沟道	-	-	½vDS½≥½vGS – VT½

• 场效应管共源极及共漏极放大电路分别与三极管共射极及共集电极放大电路相对应，但比三极管放大电路输入电阻高、噪声系数低、电压放大倍数小。