PC100低噪聲電路的設計

發布時間:2019/11/7 21:54:41 訪問次數:1019

PC100共源電路及其小信號等效電路(a)電路圖 (b)小信號等效電路

Au=-gmrd/1+gmr (5.3.5)

式(5.3.5)中的負號表示uo與vi反相,共源電路屬倒相電壓放大電路。

輸入電阻Ri≈Rg3+Rg2||Rg1 (⒌3.6)

輸出電阻Ro≈Rd (5.3.7)

例5.3,1 電路如圖5.3.8a所示,設rg3=10 MΩ,Rg1=2 MΩ,Rg2=47 kΩ,Rd=30kΩ,R=2 kΩ,yDD=18Ⅴ,JFET的vP=-1V,JDss=0.5 mA,且入=0。試確定q點。

解:由于iG=0,在靜態時無電流流過Rg3, vg的大小僅決定于Rg2,Rgl對vDD的分壓,而與Rg3無關。因此有

vgs=vg-vs=Rg2/Rgl+Rg2vdd-idr (⒌3.8)

設JFET工作在飽和區,則rD由式(5.3.3)決定。因此根據式(5.3.3)和式(5.3.8)有

id=o.5×(1 +vgs/1)2(mA)

vgs=(47*18/2000+47-2id)(v)

將上式中7Gs的表達式代入rD的表達式,得

rD=o.5×(1+0.4-2JD)2

解出JD=(0.95±0,64)mA,而rDss=o.5 mA,rD不應大于IDss,所以rD=0.31 mA,vgsQ =0.4-2rDQ=~o.22Ⅴ,yDsQ =yDD~rDQ(Rd+R) =8.1V。

計算結果表明,vDsQ=8.1V>(vgsQ-vP)=-0.22Ⅴ-(-1V)=0,78V,JFET的確工作在飽和區,與假設一致。因此前面的計算正確。

為什么JFET的輸人電阻比MOSFET低?

JFET的柵極與溝道間的PN結在一般作為放大器件工作時,能用正向偏置嗎?

BJT的發射結呢?耗盡型MOSFET呢?

圖5.3.9所示符號各表示哪種溝道的JFET?其箭頭方向代表什么?

由圖5,3.10所示輸出特性曲線,你能分別判斷它們各代表何種器件嗎?如是JFET管,請說明它屬于何種溝道?

試分別畫出N溝道和P溝道JFET的輸出特性和轉移特性示意圖,并在特性曲線中標出JD、vDs、idss、IDss和vp等參數,說明vDs、uGs和%在兩種溝道JFET中的極性。

在低噪聲電路的設計中,試說明為什么選用JFET而不用BJT?

砷化鎵(CaAs)是由化學元素周期表中Ⅲ族元素鎵和Ⅴ族元素砷二者組成的單晶化合物,因此,它又叫做Ⅲ-Ⅴ化合物,是一種新型半導體材料。它的特性與周期表中Ⅳ族元素硅類似,但其重要的差別之一是,CaAs的電子遷移率比硅約大5~10倍。用GaAs制造有源器件時,具有比硅器件快得多的轉換速度(例如在截止、飽和導通間變化)。高速砷化鎵三極管正被用于微波電路、高頻放大和高速數字邏輯器件中。

一種由砷化鎵制造的N溝道FET叫做金屬一半導體場效應管(MESFET),它具有高速特性等優點,應用廣泛。N溝道MESFET的物理結構和電路符號分別如圖5.4.1a、b所示①。圖a表明,在CaAs襯底上面形成N溝道,然后在N溝道兩端利用光刻、擴散等工藝摻雜成高濃度N+區,分別組成漏極d和源極s。當MESFET的柵區金屬(例如鋁)與N溝道表面接觸,將在金屬一半導體接觸處形成肖特基勢壘區,它和硅JFET中柵極、溝道間的PN結相似。MES-FET的肖特基勢壘區也要求外加反偏電壓,oIcs愈負,肖特基勢壘區愈寬,N溝道有效截面積愈小,因此,漏極電流JD將隨r cs變化。這樣,MESFET的輸出特性與硅JFET相似,屬于耗盡型器件,有一夾斷電壓vP。