D類(lèi)MOSFT在發(fā)射機(jī)射頻功放中的應(yīng)用

O 引言
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，MOS管在電子與通信工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。特別是在大功率全固態(tài)廣播發(fā)射機(jī)的射頻功率放大器中，利用MOS管的開(kāi)關(guān)特性，可使整個(gè)射頻功率放大器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而提高整機(jī)效率，改善技術(shù)性能，同時(shí)使發(fā)射機(jī)的射頻功率放大器處于低電壓范圍，有利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)D類(lèi)MOS管在廣播發(fā)射機(jī)射頻功放電路中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 MOSFET的開(kāi)關(guān)特性
MOSFET是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)的簡(jiǎn)稱(chēng)，或稱(chēng)為MOS場(chǎng)效應(yīng)管，它是有別于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管分為兩種類(lèi)型：一種是耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，一種是增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管一般有三個(gè)電極，即柵極(G)、漏極(D)和源極(S)。若其柵源電壓為VGS，則當(dāng)VGS≤0時(shí)，就可能產(chǎn)生漏源電流ID的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，即為耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。而在VGS>O的情況下才能產(chǎn)生漏源電流ID的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管為增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。一般使用的射頻功率場(chǎng)效應(yīng)管都是增強(qiáng)型MOS管，因而只需提供正向偏壓即可使器件工作。
圖l所示是增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理。圖1中，襯底與源極相連，令VGS≤0或?yàn)楹苄〉恼妷?，即使VDS為正電壓，由于漏極和襯底之間的PN結(jié)為反向偏置或絕緣層和襯底界面上感應(yīng)的少量電子被P型襯底中的大量空穴所中和，故可使得ID=0或ID≈0。當(dāng)VGS超過(guò)開(kāi)啟電壓VT時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)就會(huì)積累較多的電子，因而在襯底的表面感應(yīng)出一個(gè)N型層，稱(chēng)為導(dǎo)電溝道或者反型層。由于感應(yīng)出的反型層與漏源之間的N區(qū)沒(méi)有PN結(jié)勢(shì)壘，故有良好的接觸，這樣就產(chǎn)生了ID，即增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)電的基本要求是：VGS≥VT。

圖2所示是N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線(xiàn)和表示符號(hào)。圖2(a)為輸出特性曲線(xiàn)族，表明了柵極的控制作用以及不同柵極電壓下，漏極電流與漏極電壓之間的關(guān)系。在非飽和區(qū)(I)，也稱(chēng)為變阻區(qū)，漏極電流ID隨VDS的變化近似于線(xiàn)性變化；而在飽和區(qū)(Ⅱ)，又稱(chēng)為放大區(qū)，器件具有放大作用。漏極電流ID幾乎不隨VDS變化。但當(dāng)VGS增大時(shí)，由于溝道電阻減小，其飽和電流值也相應(yīng)增大，所以，飽和區(qū)為MOSFET的線(xiàn)性放大區(qū)；在截止區(qū)(Ⅲ)，VGSVT，漏極電流ID=0；在擊穿區(qū)(Ⅳ)，即當(dāng)VDS增大到足以使漏區(qū)與襯底間的PN結(jié)引發(fā)雪崩擊穿時(shí)，ID迅速增大。圖2(b)為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。圖2(c)為其表示符號(hào)。