本帖最后由 look_w 于 2017-9-22 21:24 编辑
（如果我可以找到一个像这样的受控源，我们有控制端AA’和输出端BB’，这里的例子中，受控电流源通过的电流是输入电压的某个函数，这是一个压控电流源，接下来我要介绍一个实际工作状态是这样的器件）。（结果是，在某种条件下的MOSFET管是符合这种关系式的，MOSFET管某种程度上就是这么工作的，我来告诉你什么条件下MOSFET管这样工作）。（注意这里是一个控制端，需要一个输出端，我将要用一个以往不同的方式来描述MOSFET管）。（我画两个端口在这里，这是一个三端MOSFET管，这是漏极，栅极，源极，但是我看它的方式有一点不同，我把源极作为栅极和漏极的公用端，这个电压是Vgs，我用源极和栅极构成Vgs，同样的源极和漏极构成另一对Vds和电流ids，注意到当我这样看MOSFET管，我就完成了第一步，我把它看成一个盒子，有输入端输出端，我同时告诉你们MOSFET管有它特定的性质）。（其中一个就是，它的输出端在某种情况下开路，当Vgs小于Vt时，漏极和源极是开路的。然而，当Vgs大于或等于Vt的时候，MOSFET管的状态，最简模式是短路，或者更具体的话，它像一个电阻）。（我们把这个叫做MOSFET管的S-R模型，所以当Vgs大于Vt的时候，我们说近似MOSFET管工作模式的建党方法就是，把源极和漏极之间看成一个电阻，这就是S-R模型）。（看来我们在某种程度上说谎了，我们用一种很奇怪的方式在看MOSFET管，我们用了一种很讨巧的方法，不能算是聪明，只能说很狡猾，忽悠你们相信这仅仅是一个电阻，然后约束你如何使用MOSFET管，所以它实际上表现出一个电阻的特性。实际的MOSFET管在源漏两端的工作形式，远比你们现在看到的要复杂，所以我今天要做的就是脱掉MOSFET管神秘的包装，把它真是地展现给你们。我将花一些时间来清楚地阐述在什么条件下 MOSFET管表现出电阻的特性）。（我们来做一些探索，我把它放在这里，先不画任何东西，你们将能够自己推算它在各种条件下的工作模式）
d->c,s->e,g->b（FET－>BJT）
（我接下来要给MOSFET管加上一点电压，然后观察电流关于Vds的关系，在示波器上显示并观察它）。（我接下来要推算iDS表现出什么特性，记住在6.002中，流入栅极的电流ig总是为0，对MOSFET管更精确的分析，你们将会在未来的课程中学到，但现在我们关注的是，从栅极看进去是开路，所以我加上Vgs，然后画出ids关于Vds的曲线）。（我将尽可能地讲述你们已经知道的内容，然后当我讲新内容的时候，我会明确地告诉你们，你们已经知道当Vgs小于Vt时MOSFET管开路，当Vgs大于Vt的时候就用S模型，开关模型说，我们可以简单地把它看成短路）。（你们在实验室中看到，在源极和漏极之间是一个很小很小的电阻，就好像短路了一样，但是我们说）。（并不完全是这样，这里存在电阻，更精确一点的模型中，这条线会稍微下降一点，来暗示在源极和漏极之间实际上有电阻）。（当我再次增大Vds时，三极管不再显示电阻模型，因为当我增大Vce，ice在某点达到了饱和）。（现在我要来分析这部分的特性，但现在为止我们一直关注Vce小的情况，但大Vce大时，电流饱和了，变平了，并保持在某个值不变）。（这个曲线表现出什么特性，电流源，它和电流源一样的特性）。（让我给你们画一个模型，并且更详细地解释 一下）。（当我的集电极电压大于Vbe-Vt的时候，它就不会表现出很好的电阻特性，电流就会饱和，不会再让电流超过最大值）。（电流ice是通过下列关系是给出的，有点像我们以前选的受控源的例子，只是这里变成了Vt，而且集电极电压必须大于某个特定值，这个值是Vgs-Vt，然后这个器件就表现出电流源的特性，这个模型被称作MOSFET的“开关电流源模型”，当Vce大于Vbe-Vt时，MOSFET管就会在漏源之间表现出电流源的特性）。（SCS（开关电流源模型）和SR（开关电阻模型）形成对比，注意这里并没有矛盾的地方，也许你会不解MOSFET管怎么能够表现得像个电阻，然后又突然变成了一个电流源。因为这两个区域是不一样的。它不可能表现成电流源的同时，还具有电阻的参数。当Vce小于Vbe-Vt时它的确表现成电阻，SR模型变得适用，但是当Vce超过某个值时，电流饱和SCS模型适用）。或你们可以尝试自己解决
（我有意地把这些曲线的间距画的更大，来暗示存在一个非线性关系。如果我将Vbe增加等量，Vce的增加和Vbe的平方有关，因为ice是Vbe-Vt的平方）。（所以得到了一簇这样的曲线，这条线是Vds＝Vgs-Vt时，这片区域适用于Vds小于Vgs-Vt ）。（曲线右侧是SCS模型，左侧是SR模型，Vgs<Vt时是截止区）。
（所以你也许会问，我们应该怎样选择模型，什么时候用SR模型，什么时候用SCS模型，如果你想做一个真正的分析，你可以在Vce小于Vbe-Vt的时候用SR模型，在大于或等于时可以使用SCS模型）。（在6.002为了减少困惑，我们对分析方法有比较严格的限制，我们这样来做，整个数字电路中我们关注SR模型，对于所有的数字电路，反相器和它的供电，还有延时或其它的内容，我们在6.002课程中都会使用SR模型，待会会告诉你为什么）。（对于模拟电路，比如放大器设计或者类似的情况，MOSFET管工作在饱和区，之后我会谈到这个部分，这是6.002，当我们设计模拟电路时，我们会限定自己使用MOSFET管的这个区域。当Vce比较大的时候我们限制MOSFET管工作在这个区域，为什么，因为我要求你们这么做，这是电流源的特性。还有另一个重要的原因，我马上会讲到。对于数字电路，我们会简单的使用SR模型 。因为你们可以看到在数字电路中，在这个课程中，一个下拉的MOSFET管开启的时候或者许多下拉MOSFET管开启的时候，输出电压就被拉到接近于地，所以vds非常小，应用该模型是有意义的）。（当我们讨论放大器时，我要求你必须vce大于这个，我会马上告诉你为什么，我叫它饱和规则，也就是MOSFET管工作在饱和区（BJT放大区），作为一个电流源）
（现在让我们来做一个MOSFET管放大器，记住放大器有输入端和输出端，通常来说我们需要一个公共地，我们同样有Vs和地接在这里，这是放大器的电源极，这是INport，这是OUTport）。（我们重新画之前的电路，用MOSFET管取代电流源，这是这节课的第一图，你们见过，就是我们最初的反向电路图。那有何不同，当初它被作为反相器来介绍，不同的地方就是，当我们把MOSFET管当作电流源来看待，它就表现出放大器的特性）。（也可以说，当Vce大于某个特定值，它就会表现出电流源的特性。在数字电路中，当Vce小的时候，即MOSFET管被拉到了地，我们可以把它看成一个电阻，同样道理，它是放大器，而数字设计，我输入5V或0V，对于放大器，我只关注一小部分的区域，就是当Vce大于Vbe-Vt的时候）。（在模拟电路中，我们要遵守饱和规则，因为它表现得像电流源，我告诉过你们如果表现出电流源的特性，从这个表达式看出，它实现了放大。上节课我们画了一系列Vo关于Vi的曲线，对于Vi的微弱变化，我们可以得到Vo较大的改变）。（当电流源满足某个方程就得到一个结果，于是我们知道，如果我们能够把它当成电流源，并且有合适的值，就可以得到放大，我没有告诉你们，如果在电阻区的话，你就得不到放大，你们将在讨论中得出，或你们可以尝试自己解决）。（所以我们现在自己建立了一块操场，这里我们自己搭建了很多有趣的放大器和其它电路，并让我们的电路符合饱和规则（放大规则））。（在其他课程中，由于各种原因，MOSFET管会有其他领域的应用，但是6.002当我们讨论放大器等等，我们将接受这个规则 ）。（如果你看到我不时交替使用Vo和Vi或者Vce和Vbe，在这个电路中它们是一样的）
（我们可以继续分析这个电路，首先我告诉你这个MOSFET管是饱和的，确定了这点，我们就可以分析电路了，接下来要做的就是，简单地把MOSFET管用等效电路代替，像这样，因为已经告诉你它工作在饱和区，我们可以用电流源模型代替它）。（电流与电压的关系如下，在旁边写下隐含的约束条件，是个很好的习惯，这里的约束条件就是Vgs大于或等于Vt，Vds大于或等于Vgs-Vt，这些约束条件，确定了是在饱和条件下操作）。
（对于等效后的电流源电路，我们分析这个电路，我有一个电流源，电流取决于输入电压的平方，我们来分析它，这是一个非线性电路，我可以使用上个礼拜，在非线性电路中用过的任何一种方法，我会用解析法来分析这个电路，我的目标是得到Vo关于Vi的表达式）。（两种方法我们都做一下，解析法和图解法，解析法让我们简单地运用结点法，我对这个结点感兴趣，我知道这个结点的电压Vi这个结点的电压Vs，唯一不知道的是这里的Vo，我们这么算，我们让流入这个结点的电流之和为零，流出节点的电流是ids）。（所以ids必然等于(Vs-Vo)/Rl）
（接下来是图解法，就像我们分析世博废材时一样，即把ice相对于Vce的特性曲线画出来）。（这条线叫做负载线，你们之后会一而再再而三地看到，它对应于那个方程，方程描述的是输出回路在设备特性基础上的规律，这就叫做负载线）。（所以我可以获得对应于MOSFET管工作点的这个点，用图形法获得了这点的Ice，Vce和Vbe，下节课我们要讨论 对于一个这种类型的器件，我们如何计算出有效工作区域的边界，从而使得MOSFET管保持饱和） |
