场效应管的原理及应用演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 场效应管及其应用,3.1 场效应管及其应用,3.2 场效应及其放大电路,1,3.1 场效应管,场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管两类。,3.1.1结型场效应管,1.结型场效应管的结构及工作原理,1)基本结构及符号,如图3.1(a)所示,在一块N型硅半导体两侧制作两个P型区域,形成两个PN结,把两个P型区相连后引出一个电极,称为栅极,用字母G(或g)表示。,2,图 3.1结型场效应管结构与符号图,结构;(,b)N,沟道结型场效应管符号;,(,c)P,沟道结型场效应,3,2)工作原理,图32表示的是结型场效应管施加偏置电压后的接线图。,2 特性曲线,场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。,1)转移特性,在,u,DS,一定时,漏极电流,i,D,与栅源电压,u,GS,之间的关系称为转移特性。即,(3.1),4,图3.2 N沟道结型场效应管工作原理,5,图3.3 N沟道结型场效应管转移特性曲线,6,2)输出特性,输出特性是指栅源电压,u,GS,一定,漏极电流,i,D,与漏极电压,u,DS,之间的关系,即,在,U,GS(off),u,GS,0的范围内,漏极电流,i,D,与栅极电,压,u,GS,的关系为,(3.2),(3.3),7,图 3.4 N沟道结型场效应管输出特性曲线8,3.1.2绝缘栅型场效应管,1.增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理,1)结构及符号,2)工作原理,图 3.5增强型MOS管结构及符号图,(a)N沟道结构图;(b)N沟道符号;(c)P沟道符号,9,图 3.6 N沟道增强型MOS管工作原理,10,3)特性曲线,（1）N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图3.7(a)所示。在,u,GS,U,GS（th）,时,i,D,与,u,GS,的关系可用下式表示:,(3.4),其中,I,D0,是,u,GS,=2,U,GS（th）,时的,i,D,值。,（2）N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线,如图3.7（b）所示。,11,图3.7N沟道增强型场效应管特性曲线,（a）转移特性;（b）输出特性,12,2.耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理,图3.8为N沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似,不同的是这种管子在制造时,就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。,13,图3.8耗尽型MOS管结构及符号图,(a)N沟道结构图;（b）N沟道符号;（c）P沟道符号,14,图3.9N沟道耗尽型场效应管特性曲线,（a）转移特性;（b）输出特性,在,u,GS,U,GS（off）,时,i,D,与,u,GS,的关系可用下式表示:,(3.5),15,3.1.3场效应管的主要参数及使用注意事项,1 主要参数,1）夹断电压,U,GS（off或开启电压,U,GS（th）,2）饱和漏极电流,I,DSS,3）漏源击穿电压,U,（BR）DS,4)栅源击穿电压,U,（BR）GS,5）直流输入电阻,R,GS,6）最大耗散功率,P,DM,7）跨导g,m,在,u,DS,为定值的条件下,漏极电流变化量与引起这个变化的栅源电压变化量之比,称为跨导或互导,即,(3.6),16,2 检测及使用注意事项,1）检测,结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。,（1）管脚的判别,（2）质量判定,2）注意事项,（1）MOS管栅、源极之间的电阻很高,使得栅极的感应电荷不易泄放,因极间电容很小,故会造成电压过高使绝缘层击穿。,（2）有些场效应晶体管将衬底引出故有4个管脚,这种管子漏极与源极可互换使用。,（3）使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。,17,（4）在使用场效应管时,要注意漏源电压、漏源电流及耗散功率等,不要超过规定的最大允许值。,18,3.2 场效应管及其放大电路,与三极管一样,根据输入、输出回路公共端选择不同,将场效应管放大电路分成共源、共漏和共栅三种组态。本节主要介绍常用的共源和共漏两种放大电路。,3.2.1共源放大电路,1.电路组成及直流偏置,19,图 3.10 场效应管共源放大电路,20,由于栅极电阻上无直流电流,因而,(3.7),(3.8),21,图 3.11分压偏置式共源放大电路,22,场效应管放大电路的静态工作点可用式（3.4）或式（3.5）与式（3.7）或式（3.8）联立求出,U,GSQ,和,I,DQ,漏源电压,U,DSQ,由下式求得:,(3.9),2.动态分析,放大电路的动态参数可由微变等效电路求出。,1）场效应管的微变等效电路,2）共源放大电路的微变等效电路,23,图3.12场效应管微变等效电路,24,（,1）电压放大倍数:,(3.10),（2）输入电阻:,(3.11),（3）输出电阻:,(3.12),25,图 3.13 共源放大电路的微变等效电路,26,3.2.2 共漏放大电路,共漏放大电路又称源极输出器。电路如图3.15所示。由图3.15（b）可得:,(3.13),(3.14),(3.15),27,