结型场效应管及其放大电路.pptx

1、第八章：场效应管第八章：场效应管一、场效应管概述一、场效应管概述二、结型场效应管结构与原理二、结型场效应管结构与原理三、结型场效应管放大器三、结型场效应管放大器四、四、MOS场效应管介绍场效应管介绍N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)1 1、分类、分类、分类、分类：IGFET（Insulated Gate Field Effect Transistor）MOS（Metal Oxide Semiconductor）vGS=0，iD=0，为增强型管；，

2、为增强型管；vGS=0，iD 0，为耗尽型管（有初始沟道）。，为耗尽型管（有初始沟道）。PMOS、NMOS、CMOS、VMOS、最新的、最新的MOS JFET(Junction Field Effect Transistor)一、场效应管概述一、场效应管概述2 2、符号、符号、符号、符号：一、场效应管概述一、场效应管概述3 3、场效应、场效应、场效应、场效应三极管的型号命名方法三极管的型号命名方法三极管的型号命名方法三极管的型号命名方法 ：现行有两种命名方法现行有两种命名方法第一种命名方法：第一种命名方法：与双极型三极管相同，第三位字母与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，代表结型

3、场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料，材料，D是是P型硅，型硅，反型层是反型层是N沟道；沟道；C是是N型硅型硅P沟道。沟道。例如：例如：3DJ6D是结型是结型N沟道场效应三极管，沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘是绝缘栅型栅型N沟道场效应三极管。沟道场效应三极管。第二种命名方法：第二种命名方法：CS#，CS代表场效应管，代表场效应管，以数字代表型号的序号，以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。用字母代表同一型号中的不同规格。例如：例如：CS14A、CS45G等等 一、场效应管概述一、场效应管概述2、判定栅极用万用表黑表笔碰触

4、管子的一个电极，红表笔分别碰触另外两个电极。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。制造工艺决定了场效应管的源极和漏极是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。源极与漏极间的电阻约为几千欧。注意不能用此法判定绝缘栅型场效应管的栅极。因为这种管子的输入电阻极高，栅源间的极间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在极间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。3、估测场效应管的放大能力将万用表拨到R100档，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时表针指示出的是D-S极间电阻值。然后用手指捏栅极

5、G，将人体的感应电压作为输入信号加到栅极上。由于管子的放大作用，UDS和ID都将发生变化，也相当于D-S极间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅极时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS增大，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，必须用手握住螺钉旋具绝缘柄，用金属杆去碰

6、栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管子损坏。MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S极间短路一下即可。4、场效应、场效应管的测试管的测试1、结型场效应管的管脚识别：场效应管的栅极相当于晶体管的基极，源极和漏极分别对应于晶体管的发射极和集电极。将万用表置于R1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数K时，则这两个管脚为漏极D和源极S（可互换），余下的一个管脚即为栅极G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。一、场效应管概述一、场效应管概述MOS场效应

7、晶体管在使用时应注意分类，不能随意互换。场效应晶体管在使用时应注意分类，不能随意互换。MOS场效场效应晶体管由于输入阻抗高（包括应晶体管由于输入阻抗高（包括MOS集成电路）极易被静电击穿，使用集成电路）极易被静电击穿，使用时应注意以下规则：时应注意以下规则：（1）MOS器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装（2）取出的）取出的MOS器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。器件不能在塑料板上滑动，应

8、用金属盘来盛放待用器件。（3）焊接用的电烙铁必须良好接地。）焊接用的电烙铁必须良好接地。（4）在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再）在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再MOS器件焊接完成后器件焊接完成后在分开。在分开。（5）MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。（6）电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，）电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。再把电路板接上去。（7）MOS场效应晶体管的栅极在允许条件下，最好接入保护二极管。在场效应晶体管的栅极在

9、允许条件下，最好接入保护二极管。在检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。5、MOS场效应晶体管使用注意事项场效应晶体管使用注意事项一、场效应管概述一、场效应管概述2.2.结型结型场效应管场效应管（JFET)结构结构1.1.结型结型场效应管场效应管（JFET)分类：分类：输入电阻约为输入电阻约为107。P+P+NGSDN沟道结型场效应管沟道结型场效应管导电沟道导电沟道P沟道：沟道：N沟道：沟道：二、结型场效应管二、结型场效应管现以现以N沟道结型场效应管为例讨论外沟道结型场效应管为例讨论外加电场是如何来控制场效应管的电流加电场是如何来控制场效应

10、管的电流的。的。如图所示，场效应管工作时它的两个如图所示，场效应管工作时它的两个PN结始终要加反向电压。对于结始终要加反向电压。对于N沟道，沟道，各极间的外加电压变为各极间的外加电压变为UGS0，漏源，漏源之间加正向电压，即之间加正向电压，即UDS0。当当G、S两极间电压两极间电压UGS改变时，沟道改变时，沟道两侧耗尽层的宽度也随着改变，由于两侧耗尽层的宽度也随着改变，由于沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的沟道宽度的变化，导致沟道电阻值的改变，从而实现了利用电压改变，从而实现了利用电压UGS控制控制电流电流ID的目的。的目的。3.3.场效应管工作原理场效应管工作原理二、结型场效应管二、结型场效应

11、管（1）当当UGS时时，场场效效应应管管两两侧侧的的PN结结均均处处于于零零偏偏置置，形形成成两两个个耗耗尽尽层层,如如图图（）所所示示。此此时时耗耗尽尽层层最最薄薄，导导电电沟沟道道最最宽宽，沟沟道道电阻最小电阻最小。1）UGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响二、结型场效应管二、结型场效应管（2）当当|UGS|值值增增大大时时，栅栅源源之之间间反反偏偏电电压压增增大大，PN结结的的耗耗尽尽层层增增宽宽，如如图图（b）所所示示。导导致致导导电电沟沟道道变变窄窄，沟沟道电阻增大。道电阻增大。二、结型场效应管二、结型场效应管 1）UGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响（3）当当|UGS|值值增增大

12、大到到使使两两侧侧耗耗尽尽层层相相遇遇时时，导导电电沟沟道道全全部部夹夹断断，如如图图（c）所所示示。沟沟道道电电阻阻趋趋于于无无穷穷大大。对对应应的的栅栅源源电电压压UGS称称为为场场效效应应管管的的夹夹断断电电压压，用用UGS(off)来表示。来表示。二、结型场效应管二、结型场效应管 1）UGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响 a）导电沟道最宽）导电沟道最宽;（b）导电沟道变窄）导电沟道变窄;（c）导电沟道夹断）导电沟道夹断二、结型场效应管二、结型场效应管 1）UGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响（2）当当UDS增增加加时时，漏漏极极电电流流ID从从零零开开始始增增加加，ID流流过过导导

13、电电沟沟道道时时，沿沿着着沟沟道道产产生生电电压压降降，使使沟沟道道各各点点电电位位不不再再相相等等，沟沟道道不不再再均均匀匀。靠靠近近源源极极端端的的耗耗尽尽层层最最窄窄，沟沟道道最最宽宽;靠靠近近漏漏极极端端的的电电位位最最高高，且且与与栅栅极极电电位位差差最最大大，因因而而耗耗尽尽层层最最宽宽，沟沟道道最最窄窄。由由图图可可知知，UDS的的主主要要作作用用是形成漏极电流是形成漏极电流ID。2）UDS对导电沟道的影响对导电沟道的影响设栅源电压设栅源电压UGS=0（1）当）当UDS=0时，时，ID=0，沟道均匀，如图所示。，沟道均匀，如图所示。二、结型场效应管二、结型场效应管（3）当当0UG

14、SUGS(off)时时，电电流流ID在在零零和和最最大大值值之之间间变变化化。改改变变栅栅源源电电压压UGS的的大大小小，能能引引起起管管内内耗耗尽尽层层宽宽度度的的变变化化，从从而而控控制制了了电电流流ID的的大大小小。场场效效应应管管和和三三极极管管一一样样，可可看看作作是是受受控控电电流流源源，但但它它是是一一种种电压控制的电流源电压控制的电流源。3）UDS和和UGS 共同作用的情况：共同作用的情况：设漏源间加有电压设漏源间加有电压UDS：当当UGS变化时，电流变化时，电流ID将随沟道电阻的变化而变化。将随沟道电阻的变化而变化。（1）当）当UGS=0时，沟道电阻最小，电流时，沟道电阻最小

15、，电流ID最大。最大。（2）当）当|UGS|值增大时，耗尽层变宽，沟道变窄，值增大时，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，电流沟道电阻变大，电流ID减小，减小，直至沟道被耗尽层夹断，直至沟道被耗尽层夹断，ID=0。二、结型场效应管二、结型场效应管DP+P+NGSUDSIDUGS预夹断预夹断UGS=UP夹断状态夹断状态ID=03）UDS和和UGS 共同作用的情况：共同作用的情况：二、结型场效应管二、结型场效应管转转移移特特性性曲曲线线是是指指在在一一定定漏漏源源电电压压UDS作作用用下下，栅栅极极电电压压UGS对对漏漏极极电电流流ID的控制关系曲线，即：的控制关系曲线，即：1）转移特性曲线）转移

16、特性曲线测试电路：测试电路：特性曲线：特性曲线：4.4.结型场效应管的特性曲线结型场效应管的特性曲线二、结型场效应管二、结型场效应管从转移特性曲线可知，从转移特性曲线可知，UGS对对ID的控制作用如下：的控制作用如下：（1）当当UGS=0时时，导导电电沟沟道道最最宽宽、沟沟道道电电阻阻最最小小。所所以以当当UDS为为某某一一定值时，漏极电流定值时，漏极电流ID最大，称为饱和漏极电流最大，称为饱和漏极电流,用用IDSS表示。表示。（2）当当|UGS|值值逐逐渐渐增增大大时时，PN结结上上的的反反向向电电压压也也逐逐渐渐增增大大，耗耗尽尽层不断加宽，沟道电阻逐渐增大，漏极电流层不断加宽，沟道电阻逐渐增大，漏极电流ID逐渐减小。逐渐减小。（3）当）当UGS=UGS(off)时，沟道全部夹断，时，沟道全部夹断，ID=0。输输出出特特性性曲曲线线是是指指在在一一定定栅栅极极电电压压UGS作作用用下下，ID与与UDS之之间间的的关关系系曲曲线，即：线，即：2）输出特性曲线（或漏极特性曲线）输出特性曲线（或漏极特性曲线）可分成以下几个工作区：可分成以下几个工作区：（1）可变电阻区）可变电阻区（2）恒