场效应管静态工作点解析及设置静态工作点的要求-KIA MOS管

MOS管的静态工作点的计算

场效应管静态工作点，据场效应管的特点，利用双极型三极管与场效应管的电极对应关系，即b→G，e→S，c→D，即可在单管共射放大电路的基础上，组成共源极放大电路。

上图是一个由N沟道增强型MOS场效应管组成的单管共源极放大电路的原理电路图。为了使场效应管工作在恒流区以实现放大作用，对于N沟道增强型MOS管来说，应满足以下条件：uGS＞UT uDS＞uGS-UT 其中UT为N沟道增强型MOS场效应管的开启电压。

一、静态分析  为了分析共源极放大电路的静态工作点，可以利用近似估算法或图解法。（一）近似估算法  在上图中，由于MOS场效应管的栅极电流为零，因此电阻RG上没有电压降，则当输入电压等于零时 UGSQ＝VGG（2．7．1）由上图可得UDSQ＝VDD－IDQRD（2．7．4）

（二）图解法

场效应管静态工作点，为了用图解法确定静态工作点，应先画出直流负载线。由上图电路的漏极回路可列了以下方程：uDS＝VDD－iDRD根据以上方程，在场效应管的输出特性曲线上画出直流负载线，如下图所示。直流负载线与uGS=UGSQ＝VGG的一条输出特性的交点即是静态工作点Q。由图可得静态时的IDQ和UDSQ，见下图。

二、动态分析 同样可以利用微变等效电路法对场效应管放大电路进行动态分析。首先讨论场效应管的等效电路。由于漏极电流iD是栅源电压uGS和漏源电压uGS的函数,根据式（2．7．8）可画出场效应管的微变等效电路，如下图所示。图中栅极与源极之间虽然有一个电压Ugs，但是没有栅极电流，所以栅极是悬空的。D、S之间的电流源gmUgs也是一个受控源，体现了Ugs对Id的控制作用。

等效电路中有两个微变参数：gm和rDS。它们的数值可以根据式（2．7．6）和（2．7．7）中的定义，在场效应管的特性曲线上通过作图的方法求得。一般gm的数值约为0.1至20mS。rDS的数值通常为几百千欧的数量级。当漏极负载电阻RD比rDS小得多，可认为等效电路中的rDS开路。

2．7．2 分压－自偏压式共源放大电路静态时，栅极电压由VDD经电阻R1、R2分压后提供，静态漏极电流渡过电阻RS产生一个自偏压，场效应管的静态偏置电压UGSQ由分压和自偏压的结果共同决定，因此称为分压－自偏压式共源放大电路。引入源极电阻RS也有利于稳定静态工作点，而旁路电容CS必须足够大，以免影响电压放大倍数。接入栅极电阻RG的作用是提高放大电路的输入电阻。

一、静态分析（一）近似估算法 根据图2．7．7的输入回路可求得  UDSQ＝VDD－IDQ（RD＋RS）（2．7．13）（二）图解法 为了分析分压－自偏压式共源放大电路的静态工作点，也可心在场效应管转移特性和漏极特性上利用作图的方法求解。

场效应管静态工作点，表达式可用一条直线表示，见上图（a）。另外，iD与uGS之间又必须满足转移特曲线的规律，所以二者的交点即是静态工作点Q。根据转移特性上Q点的位置可求得静态的UGSQ和IDQ值，见上图（a）。电路的漏极回路可列出以下方程：uDS＝VDD—iD(RD＋RS)由此可在漏极特性曲线上画出直流负载线，见上图（b）。直流负载线与uGS＝UGSQ一条漏极特性的交点确定了漏极特性曲线上Q点的位置。由此可找到静态时的UDSQ和IDQ值。

不同类型场效应管构成的基本放大电路，在设置静态工作点时有何特殊要求？

根据场效应管的类型及其特性，为设置合适的静态工作点，在输入回路和输出回路应分别加上合适的直流。表一中列出了各类fet对偏置电压的要求。在实际电路中，常采用自给偏压电路和分压式偏置电路。

自给栅偏压电路——只能用于耗尽型场效应管

n沟道耗尽型绝缘栅场效应管的自给栅偏压电路如图1（a）所示。其直流通路如图1（b）所示。因栅极电流ig≈0，静态时栅极直流电位vg=0，且耗尽型场效应管即使在vgs=0时也存在导电沟道，所以id流过rs产生的直流压降vgs=vg-vs= -idrs，正好作为偏置电压。注意这种电路只适用于耗尽型场效应管，而不适用于增强型场效应管。这是因为图e4a20231001z 01中若n沟道耗尽型绝缘栅场效应管换成n沟道增强型绝缘栅场效应管，则因n沟道增强型绝缘栅场效应管要求vgs>;0,而该电路不能提供正确的偏置条件，不适用于增强型场效应管。双极型显然也不能采用这种偏置电路。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助