课时授课教案31085.docx

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课时授课教案31085

第四章场效应管放大电路

本章内容

4.1结型场效应管

4.2绝缘栅场效应管

4.3场效应管的主要参数

4.4场效应管的特点

4.5场效应管放大电路

本章要点

1．场效应管的类型

2．场效应管的工作原理

3．场效应管的主要参数和特点

4．场效应管放大电路的分析方法

电子课件四:

场效应管放大电路

课时授课教案

一授课计划

批准人：

批准日期：

课序：

9授课日期：

授课班次：

课题：

第四章第4.1节结型场效应管

目的要求：

1.了解场效应管的类型和电路符号。

2.理解结型场效应管的工作原理。

3.掌握结型场效应管的特性。

重点：

结型场效应管的工作原理

难点：

结型场效应管的输出特性

教学方法

手段：

结合电子课件讲解

教具：

电子课件、计算机、投影屏幕

复习提问：

1.三极管三种基本组态放大电路的特点？

2.三极管的输出特性曲线的四个区？

课堂讨论：

1.N沟道结型场效应管的外部工作条件？

2.场效应管的特性曲线与三极管的特性曲线有何异同点？

布置作业：

课时分配：

课堂教学环节

复习提问

新课讲解

课堂讨论

每课小结

布置作业

时间分配（分钟）

8

75

10

5

2

二授课内容

4.1结型场效应管

引言

场效应管属于单极性电压控制型晶体管，它有许多优点，用得也比较广泛。

场效应管有结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（IGBT）两大类。

结型场效应管为耗尽型，他又分为N沟道和P沟道两种，其电路符号如图4-1所示。

绝缘栅场效应管有增强型和耗尽型之分，又各有N沟道和P沟道两种，其电路符号如图4-12所示。

场效应管放大电路有共源极放大电路和共漏极放大电路两种。

4.1.1结构

下面以N沟道结型场效应管为例进行分析，如图4-1（a）所示。

三个区域：

一个N型区，两个P型区。

三个电极：

源极S，漏极D，栅极G。

两个PN结：

一个导电沟道：

N型导电沟道

电路符号如图4-1（c）所示。

电路符号中栅极的箭头方向表示PN结的正方向。

4.1.2工作原理

外部工作条件：

UDS为正值，UGS为负值。

当uGS=0时，PN结最窄，导电沟道最宽。

在正向电压uDS的作用下，产生较大的漏极电流IDSS，IDSS称为饱和漏极电流。

当uGS<0时，PN结反偏，PN结变宽，导电沟道变窄。

在正向电压uDS的作用下，漏极电流iD减小。

当uGS≤UP，UP<0时，PN结反偏，PN结变得更宽且把导电沟道夹断，漏极电流iD为零。

UP称为夹断电压，如图4-2所示。

结论：

1.uGS改变，PN结宽度改变，导电沟道宽度改变，漏极电流改变，故曰电压控制型晶体管。

2.因为PN结处于反偏状态，故栅极电流很小，其栅源电阻RGS很大。

3.因为场效应管只有一种载流子（N沟道是电子，P沟道是空穴）导电，故曰单极性晶体管。

4.1.3转移特性曲线

结型场效应管的漏极电流iD与栅源电压uGS的关系式如下：

式中：

IDSS-----饱和漏极电流

UP-------夹断电压

iD--------漏极电流

uGS-----栅源极间电压

UDS-----漏源极间电压为参变量

转移特性曲线如图4-5所示。

4.1.4输出特性曲线

在栅源电压一定时，漏极电流与漏源极间电压的关系。

输出特性曲线如图4-4所示。

1.可变电阻区

在图4-4中靠近纵轴的区域为可变电阻区。

UGS不变，iD随uDS升高而增大，电阻随UGS变化而改变。

它对应于三极管输出特性曲线的饱和区。

2.恒流区

UGS不变时，iD基本不随uDS而改变，故称为恒流区或饱和区,实为放大区。

它对应于三极管输出特性曲线之放大区。

3.夹断区。

uGS=UP时，iD=O。

它对应于三极管输出特性曲线的截止区。

4.击穿区

当uDS升高到一定值时，PN结被反向击穿，iD突然增大，叫击穿区。

思考题：

对于P沟道结型场效应管来说，其结构、外部条件、工作原理、转移特性曲线、输出特性曲线如何？

小结

1.场效应管属于单极性电压控制型器件，它有结型和绝缘栅型两大类，结型场效应管只有耗尽型，但它有N沟道和P沟道两种。

绝缘栅型场效应管有增强型和耗尽型之分，又各有N沟道和P沟道两种，它们的结构、电路、工作条件、特性曲线不同。

2.结型场效应管的工作原理是：

改变UGS，改变PN结宽度，改变导电沟道宽度，最终改变漏极电流大小。

3.场效应管的栅极电流近似为零，输入电阻很大。

作业

教材P95习题四：

123

课时授课教案

一授课计划

批准人：

批准日期：

课序：

10授课日期：

授课班次：

课题：

第四章第4.2~4.4节绝缘栅型场效应管及场效应管的参数

目的要求：

1.理解绝缘栅型场效应管的工作原理。

4.掌握绝缘栅型场效应管的特性。

5.掌握场效应管的主要参数。

重点：

绝缘栅型场效应管的工作原理。

难点：

绝缘栅型场效应管的特性

教学方法

手段：

结合电子课件讲解

教具：

电子课件、计算机、投影屏幕

复习提问：

1.场效应管有那些类型？

2.N沟道结型场效应管的工作原理？

课堂讨论：

1.绝缘栅型场效应管与结型场效应管的工作原理的异同点？

2.耗尽型与增强型绝缘栅型场效应管的工作原理有何异同？

布置作业：

课时分配：

课堂教学环节

复习提问

新课讲解

课堂讨论

每课小结

布置作业

时间分配（分钟）

8

75

10

5

2

二授课内容

4.2绝缘栅型场效应管

引言

绝缘栅场效应管是一种输入电阻更大的场效应管。

有增强型和耗尽型之分，又各有N沟道和P沟道两种。

4.2.1N沟道增强型绝缘栅场效应管

一、结构

N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构如图4-7所示。

三个区域：

　一个P型区，两个N型区。

三个电极：

　源极S，漏极D，栅极G。

两个PN结：

绝缘层：

二、工作原理

工作条件：

如图4-8所示

当uGS=0时，P型衬底中无导电沟道出现，两个N型区不连通，虽加正向电压uDS，也无漏极电流ID。

当时，在uGS的作用下，P型衬底中的自由电子被感应到绝缘层下边，形成很窄的感应电荷区，漏极电流iD很小，相当于管子仍未导通。

当，感应电荷区加宽，两个N型区被连通，产生较大的漏极电流，管子导通。

继续升高，漏极电流按指数规律增大。

UT称为开启电压。

三、转移特性曲线

转移特性曲线如图4-9（a）所示。

四、输出特性曲线

N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线如图4-9（b）所示,显然也有四个区域。

思考题：

P沟道增强型绝缘栅场效应管的结构、外部条件、工作原理、特性曲线如何？

4.2.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应管

一、结构

N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构如图4-10所示。

三个区域：

　一个P型区，两个N型区。

三个电极：

　源极S，漏极D，栅极G。

两个PN结：

绝缘层：

　，绝缘层中事先掺入很多正离子。

二、工作原理

外部条件：

可为正值或负值。

当时，因绝缘层中所掺正离子的作用，感应电荷区已经存在，相当于在两个N区中间预先埋入了导电沟道。

在作用下产生。

当时，感应电荷增多，导电沟道变宽，漏极电流随之增大。

当时，感应电荷减少，导电沟道变窄，漏极电流随之减小。

当时，感应电荷消失，导电沟道消失，漏极电流随之为零。

称为夹断电压。

三、转移特性曲线

N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图4-11（a）所示。

四、输出特性曲线

N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的输出特性曲线如图4-11（b）所示,显然也有四个区域。

思考题：

P沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构、外部条件、工作原理、特性曲线如何？

4.3场效应管的主要参数

4.3.1直流参数

一、饱和漏极电流

二、夹断电压

三、开启电压

四、直流输入电阻

结型场效应管

绝缘栅型场效应管

4.3.2交流参数

一、低频跨导

二、极间电容

、、。

其值只有几个PF。

4.3.3极限参数

一、漏极最大允许耗散功率

耗散功率大于最大允许耗散功率时，因管温超限而损坏管子。

二、漏、源极间击穿电压

三、栅、源极间击穿电压

4.4场效应管的特点

一、场效应管属于单极性电压控制型晶体管。

二、场效应管几乎无栅流，其输入电阻很大。

三、场效应管的噪声小，受辐射影响小，温度稳定性好。

四、场效应管制造工艺简单，易于大规模集成。

五、场效应管的跨导较小，组成放大电路时，其电压放大倍数较小。

六、绝缘栅场效应管的绝缘层很薄，容易击穿。

故存放和焊接时应采取安全措施。

七、若绝缘栅场效应管的衬底未与源极相连，则其漏极与源极可以互换使用。

小　结

1.绝缘栅场效应管的栅极被绝缘层绝缘，故其输入电阻很大。

2.耗尽型绝缘栅场效应管的可为正值，也可为负值。

这与结型场效应管不同。

3.在使用场效应管时不能超过其极限参数。

4.在保存和使用绝缘栅场效应管时，应采取安全措施。

作　业

教材P95习题四：

4567

课时授课教案

一授课计划

批准人：

批准日期：

课序：

11授课日期：

授课班次：

课题：

第四章第4.5节场效应管放大电路

目的要求：

1.掌握场效应管的微变等效电路。

2.掌握场效应管放大电路的微变等效电路。

3.掌握场效应管放大电路的分析方法。

重点：

　共源极放大电路。

难点：

共漏极放大电路。

教学方法

手段：

结合电子课件讲解

教具：

电子课件、计算机、投影屏幕

复习提问：

1.三极管的微变等效电路？

2.三极管共集电极放大电路的特点？

课堂讨论：

1.场效应管放大电路的偏置方式？

2.共漏极放大电路的特点？

布置作业：

课时分配：

课堂教学环节

复习提问

新课讲解

课堂讨论

每课小结

布置作业

时间分配（分钟）

8

75

10

5

2

二授课内容

4.5场效应管放大电路

引言

场效应管放大电路有共源极放大电路和共漏极放大电路两种基本组态。

前者与三极管共发射极放大电路相对应，后者与三极管共集电极放大电路相对应。

4.5.1偏置电路

一、自给偏压电路

自给偏压电路如图4-16所示，由RG提供偏置电压。

二、分压式偏置电路

分压式偏置电路如图4-19所示，由R2、R1、RG提供偏置电压。

4.5.2场效应管的微变等效电路

因为场效应管无栅极电流，故栅极相当于开路。

漏极电流只受栅源电压的控制。

因此，场效应管可等效为电压控制电流源的模型。

4.5.3共源极放大电路

N沟道场效应管耗尽型共源极放大电路，如图4-19所示。

一、静态分析

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

二、动态分析

微变等效电路如图4-20所示。

结论：

1.输出电压与输入电压反相位。

2.因小，故电压放大倍数小。

3.输入电阻很大。

4.输出电阻大。

4.5.4共漏极放大电路

N沟道耗尽型场效应管共漏极放大电路，如图4-21（a）所示。

一、静态分析

（1）

（2）

（3）

（4）

二、动态分析

微变等效电路如图4-21（b）所示。