双栅MOS场效应管特征及利用,图文常识剖析-KIA MOS管

双栅MOS场效应管特征及利用

双栅MOS场效应管(以下简称双栅管)是一种新型的高频低噪声缩小器件，其凸起的长处是反应电容比惯例(单栅) MOS场效应管低两个数目级，是以能在甚高频和超高频规模内不变地工作。别的，经由过程转变第二栅的偏压能够轻易地完成主动增益节制(AGC)。此刻，黑色电视机电子调谐器(高频头)全都利用了双栅管作为第一级高频缩小。

(一)任务道理

图5-8是双栅MOS场效应管的剖面布局表示图。在器件的源极S和漏极D之间有两个栅极G1和G2。两栅极之间的N+岛I既作为由S、G1、I构成的FET1的漏极,又作为由I、G2、D构成的FET2的源极。

是以，双栅管能够看做是由两个场效应管串连而成的，如图5-9所示。如许，两个栅上偏压对全部双栅管均有节制感化。普通的双栅管是耗尽型的，即在两栅上未加偏置电压时，漏源之间就已存在导电沟道。

图5-10是G2加上差别偏压U(g2)下双栅管的转移特征曲线。在G2偏压U(g2)较大时,双栅管的转移特征曲线与惯例MOS管类似。可是，当U(g2)比拟小时，转移特征曲线跟着U(g1)的增大而趋向饱和。此时, FET2的导通电阻增大,U(g1)降落。

U(g1)增大到必然值时，FET1由饱和任务区进入线性任务区，其电流反比于U1。若U(g1)再增大，也不会引发U1的较着增大(因为FET2的导通电阻较大),是以I(ds)跟着U(g1)的增大而趋向饱和。并且，U(g2)越大,U1就越高(因

FET2导通电阻减小)，在必然的U(g1)下，I(ds)就越大。

双栅管的形状封装如图5-11所示，普通接纳塑封，有两种形状布局，SOT-143这类形状布局，管子功率较大，SOT-37这类形状布局，管子功率较小。

(二)机能特色

1.增益可经由过程G2偏压节制

双栅MOS场效应管的电流岂但与U(g1)有关，并且受U(g2)的节制，是以其跨导gm也受U(g2)的节制，如图5-12所示。当U(g1)必然时,gm跟着U(g2)的增大而增大。

双栅管的这个特征为小旌旗灯号缩小器的AGC供给了极大的便利。普通双栅管第二栅的AGC节制规模达30dB以上，如图5-13所示。

2.反应电容小，高频任务不变

双栅管在作小旌旗灯号缩小时,旌旗灯号电压普通加在G1，而G2加一直流AGC电压。因为岛I上的交换电压U1即是漏端交换电压Ud除以FET2的电压缩小倍数Kv2,是以Ud经由过程U1在G1上感到出来的电流要比惯例MOS管小Kv2倍,即反应电容小Kv2倍。是以,双栅管能在甚高频和超高频规模内不变任务。普通MOS管反应电容在1pF以上，而双栅管的反应电容只要零点零几pF。

3.抗穿插调制机能好

抗穿插调制机能是高频缩小器的一个主要目标。所谓穿插调制便是当两个高频振荡(此中最少一个是已调制波)经由过程非线性导体时，此中一个振荡的调制会叠加到别的一个振荡上去。

MOS管的抗穿插调制机能比双极型管好，而双栅管有很宽的AGC节制范围，故它的静态规模比惯例MOS管大,缩小强旌旗灯号时的旌旗灯号畸变小，抗穿插调制机能更好。

4.停止频次高，是以功率增益强，噪声低

因为双栅管具备很大的沟道宽长比，是以跨导很大，普通在15mA/V摆布。并且因为双栅管的反应电容很小，由密勒效应引起的输入电容增添很少，是以双栅管的停止频次很高，-般可达2~3GHz,在必然任务频次下的功率增益就较高，噪声系数较低。今朝经常利用的双栅管在900MHz下，功率增益可达15~20dB,噪声系数为3~4dB;在200MHz下,功率增益可达23dB,噪声系数1.5~ 2dB。

5.输入导纳不变，不易平衡

因为双栅管构成的小旌旗灯号缩小器的AGC电压加在G2上,AGC 电压的变更不会引发G1端(输入端)电容的变更，如图5-14所示，这就不会因AGC电压变更引发输入平衡。

6.具备外部掩护电路，任务不变靠得住

双栅管自身在建造时就在G1和G2端对地别离并联了两个面对面的二极管(参照图5-9)。栅上电压跨越必然值时这两个二极管中的一个反向击穿，掩护了栅氧化层不被粉碎性地击穿。别的,双栅管根基上是用超大规模集成电路工艺建造的，如全离子注人、难熔金属栅建造等等，机能不变靠得住。

(三)利用举例

双栅MOS场效应管具备优胜的小旌旗灯号缩小机能，今朝在高频小旌旗灯号缩小器中是高频低噪声双极型NPN管的无力合作者，且将有慢慢取代后者的趋向。

1.电视机电子调谐器

图5-15是TDQ-1型黑色电视机电子调谐器的高放电路表示图(UHF局部),此中接纳了双栅管3SK80。RI、R2是G1的偏置电阻，R5、 R6是源极的偏置电阻，R4是漏极负载电阻，AGC电压经由过程R3加在G2上。

如许偏置的成果是源极电位在3.5V摆布，G1与源之间的偏压在0.5V摆布。由天线领受的电视旌旗灯号经高通滤波落后入双栅管的调谐输入端，颠末缩小后由漏极调谐回路输出。电视机外部发生的AGC旌旗灯号电平为0~7V, AGC规模可达15dB以上。

2.调频收音机前置缩小器

图5-16是用于汽车收放机中的调频收音机前置缩小器，此中接纳了双栅管3SK74。对前置缩小电路来讲最主要的请求是低噪声和高不变性，和杰出的挑选性。

挑选机能够经由过程天线和输入调谐电路之间的松耦合来完成，可是，其价格是增大了噪声(因为输入调谐电路自身消耗增添)。以是，为了在低噪声和杰出挑选性之间停止公道的设想，图中的输入调谐电路设想成无负载时带宽0.93MHz,有负载时带宽2MHz ,这就限定了输入调谐电路的丧失在2.7dB以内。

为了进步电路的不变性，输入调谐电路是颠末一个抽头才接到双栅管输入真个。这个抽头还能够减小在AGC时代晶体管参数变更对输入调谐电路特征的影响。虽然这个抽头不可避免地要使电路增益减小，可是，因为接纳了高增益的双栅管3SK74,整个电路的增益仍可达15dB以上。

3SK74的漏极间接耦合到输入调谐电路，天线和负载别离用电感耦合到双栅管的输入和输入，如许就避免了调谐电路带宽的变更。一个33Ω的电阻位于退耦电容C3和G2之间，按捺了高频寄生振荡。

3.调制器和混频器

图5-17是用双栅管作为调制器的表示图。

高频载波由G1端输入，调制旌旗灯号加在G2端,如许，输出端就获得了一个调幅高频振荡。若是在G2端也加一个高频振荡,则输入端就能够获得具备各类频次分量的混频输入，颠末选频收集便可以获得希冀的振荡。

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