这一章在干嘛?

第 6 章认识了 FET 家族,这一章解决「怎么让它停在合适的工作点」。套路和第 4 章像:固定偏置、自偏压、分压偏置……但 FET 用 电压 控制,方程从线性变成了 肖克利方程 (抛物线),所以多了一招「图解法」。学完就能给 JFET/MOSFET 电路口算 Q 点。

7.1 固定偏置与肖克利方程

7.2 自偏压:一颗电阻搞定负偏压

7.3 分压偏置:工程首选 ⭐

7.4 增强型 MOSFET 偏置:另一套方程

7.5 P 沟道与万能偏置曲线

7.1 固定偏置与肖克利方程

FET 偏置的核心问题是求 VGSID。JFET 的转移特性由肖克利方程描述:

:饱和漏电流;:夹断电压)

原书图 7.1 原书图 7.1:JFET 固定偏置:V_GS 由电源 V_GG 直接给定

原书图 7.3 原书图 7.3:肖克利方程的曲线:抛物线,V_GS=0 时 I_D=I_DSS

和 BJT 的区别:

固定偏置下 BJT 的 I B 要算,而这里 V GSQ =V GG 直接读出来,再到特性曲线上「竖着切一刀」找到 I DQ ——纯查表,零计算。

7.2 自偏压:一颗电阻搞定负偏压

JFET 需要反偏(N 沟道 VGS<0),但电路里不想多加一个负电源。妙招:让 ID 流过源极电阻 RS,抬高端电压,栅极保持 0 电位 → VGS = −ID·RS,自动得到负偏压:

原书图 7.8 原书图 7.8:JFET 自偏压:I_D 流过 R_S 自动产生负的 V_GS

图解法:VGS=−IDRS 是一条过原点的直线,与抛物线的交点就是 Q 点:

原书图 7.11 原书图 7.11:自偏压线与转移曲线的交点 = Q 点

两个未知数两个方程:

器件方程(抛物线)+ 电路方程(直线),联立求解。手算可代公式,图解更直观——这就是 FET 偏置比 BJT 多的一步。

7.3 分压偏置:工程首选 ⭐

和 BJT 一样,用 R1/R2 分压锁定栅极电位,Q 点更稳:

原书图 7.17 原书图 7.17:分压偏置:R1/R2 设定 V_G,V_GS = V_G − I_D·R_S

原书图 7.19 原书图 7.19:分压偏置的电路方程线:起点抬高、斜率不变

(还是一条直线,只是不再过原点)

此外还有共栅组态(VGS=−IDRS+VSS 的变形)和耗尽型 MOSFET 的特殊点(VGS 可以是正的):

原书图 7.23 原书图 7.23:共栅组态的两种画法:偏置原理不变

7.4 增强型 MOSFET 偏置:另一套方程

E-MOSFET 必须正偏超过阈值 VT 才导通,肖克利方程换成:

I

D

= k·(V

GS

− V

T

)

2

(k 由手册的 I

D(on)

反推)

常用两种接法:漏极反馈偏置(RG 从漏极拉回栅极,VDS=VGS)和 分压偏置

原书图 7.37 原书图 7.37:漏极反馈偏置:栅极无电流,R_G 上没有压降

原书图 7.43 原书图 7.43:E-MOSFET 分压偏置:与 JFET 分压偏置形式相同

记忆要点:

耗尽型(JFET/D-MOSFET)用肖克利方程,V GS 通常为负;增强型用 k(V GS −V T )²,V GS 必须为正(N 沟道)。先认器件,再选方程。

7.5 P 沟道与万能偏置曲线

P 沟道只是把所有电压电流符号反过来,算法完全一样。手册有时不给你完整特性曲线,此时可用通用偏置曲线(归一化的肖克利曲线族)按比例查:

原书图 7.59 原书图 7.59:通用 JFET 偏置曲线:任意管子的 Q 点都能按归一化比例查出