場效應管靜態工作點解析及設置靜態工作點的要求-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-09-29
場效應管靜態工作點，據場效應管的特點，利用雙極型三極管與場效應管的電極對應關系，即b→G，e→S，c→D，即可在單管共射放大電路的基礎上，組成共源極放大電路。
上圖是一個由N溝道增強型MOS場效應管組成的單管共源極放大電路的原理電路圖。為了使場效應管工作在恒流區以實現放大作用，對于N溝道增強型MOS管來說，應滿足以下條件：uGS＞UT uDS＞uGS-UT 其中UT為N溝道增強型MOS場效應管的開啟電壓。
一、靜態分析 為了分析共源極放大電路的靜態工作點，可以利用近似估算法或圖解法。（一）近似估算法 在上圖中，由于MOS場效應管的柵極電流為零，因此電阻RG上沒有電壓降，則當輸入電壓等于零時 UGSQ＝VGG（2．7．1）由上圖可得UDSQ＝VDD－IDQRD（2．7．4）
（二）圖解法
場效應管靜態工作點，為了用圖解法確定靜態工作點，應先畫出直流負載線。由上圖電路的漏極回路可列了以下方程：uDS＝VDD－iDRD根據以上方程，在場效應管的輸出特性曲線上畫出直流負載線，如下圖所示。直流負載線與uGS=UGSQ＝VGG的一條輸出特性的交點即是靜態工作點Q。由圖可得靜態時的IDQ和UDSQ，見下圖。
二、動態分析 同樣可以利用微變等效電路法對場效應管放大電路進行動態分析。首先討論場效應管的等效電路。由于漏極電流iD是柵源電壓uGS和漏源電壓uGS的函數,根據式（2．7．8）可畫出場效應管的微變等效電路，如下圖所示。圖中柵極與源極之間雖然有一個電壓Ugs，但是沒有柵極電流，所以柵極是懸空的。D、S之間的電流源gmUgs也是一個受控源，體現了Ugs對Id的控制作用。
等效電路中有兩個微變參數：gm和rDS。它們的數值可以根據式（2．7．6）和（2．7．7）中的定義，在場效應管的特性曲線上通過作圖的方法求得。一般gm的數值約為0.1至20mS。rDS的數值通常為幾百千歐的數量級。當漏極負載電阻RD比rDS小得多，可認為等效電路中的rDS開路。
2．7．2 分壓－自偏壓式共源放大電路靜態時，柵極電壓由VDD經電阻R1、R2分壓后提供，靜態漏極電流渡過電阻RS產生一個自偏壓，場效應管的靜態偏置電壓UGSQ由分壓和自偏壓的結果共同決定，因此稱為分壓－自偏壓式共源放大電路。引入源極電阻RS也有利于穩定靜態工作點，而旁路電容CS必須足夠大，以免影響電壓放大倍數。接入柵極電阻RG的作用是提高放大電路的輸入電阻。
一、靜態分析（一）近似估算法 根據圖2．7．7的輸入回路可求得 UDSQ＝VDD－IDQ（RD＋RS）（2．7．13）（二）圖解法 為了分析分壓－自偏壓式共源放大電路的靜態工作點，也可心在場效應管轉移特性和漏極特性上利用作圖的方法求解。
場效應管靜態工作點，表達式可用一條直線表示，見上圖（a）。另外，iD與uGS之間又必須滿足轉移特曲線的規律，所以二者的交點即是靜態工作點Q。根據轉移特性上Q點的位置可求得靜態的UGSQ和IDQ值，見上圖（a）。電路的漏極回路可列出以下方程：uDS＝VDD—iD(RD＋RS)由此可在漏極特性曲線上畫出直流負載線，見上圖（b）。直流負載線與uGS＝UGSQ一條漏極特性的交點確定了漏極特性曲線上Q點的位置。由此可找到靜態時的UDSQ和IDQ值。
根據場效應管的類型及其特性，為設置合適的靜態工作點，在輸入回路和輸出回路應分別加上合適的直流。表一中列出了各類fet對偏置電壓的要求。在實際電路中，常采用自給偏壓電路和分壓式偏置電路。
自給柵偏壓電路——只能用于耗盡型場效應管
n溝道耗盡型絕緣柵場效應管的自給柵偏壓電路如圖1（a）所示。其直流通路如圖1（b）所示。因柵極電流ig≈0，靜態時柵極直流電位vg=0，且耗盡型場效應管即使在vgs=0時也存在導電溝道，所以id流過rs產生的直流壓降vgs=vg-vs= -idrs，正好作為偏置電壓。注意這種電路只適用于耗盡型場效應管，而不適用于增強型場效應管。這是因為圖e4a20231001z 01中若n溝道耗盡型絕緣柵場效應管換成n溝道增強型絕緣柵場效應管，則因n溝道增強型絕緣柵場效應管要求vgs>;0,而該電路不能提供正確的偏置條件，不適用于增強型場效應管。雙極型顯然也不能采用這種偏置電路。
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