學(xué)習(xí)情境7場效應(yīng)管的識別與檢測

1、GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境7 場效應(yīng)管的識別場效應(yīng)管的識別與檢測與檢測u教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容7.1 場效應(yīng)管的識別與檢測場效應(yīng)管的識別與檢測7.2 晶閘管的識別與檢測晶閘管的識別與檢測7.3 單結(jié)晶體管的識別與檢測單結(jié)晶體管的識別與檢測GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山7.1 7.1 場效應(yīng)管的識別與檢測場效應(yīng)管的識別與檢測u本節(jié)教學(xué)目標(biāo)本節(jié)教學(xué)目標(biāo) 1.掌握場效應(yīng)管的類型、符號、伏掌握場效應(yīng)管的類型、符號、伏安特性和主要參數(shù)。安特性和主要參數(shù)。 2.了解場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、了解場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線。特性曲線。GDSSPTGDSS

2、PT廣東廣東. .松山松山 場效應(yīng)管與晶體三極管不同，它是多子導(dǎo)電，輸場效應(yīng)管與晶體三極管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。其特點為：其特點為：（1）場效應(yīng)管是電壓控制器件，它通過）場效應(yīng)管是電壓控制器件，它通過VGS來控制來控制ID；（2）場效應(yīng)管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很大。）場效應(yīng)管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很大。（3）它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好；）它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好；（4）它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放）它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大

3、系數(shù)；大電路的電壓放大系數(shù)；（5）場效應(yīng)管的抗輻射能力強；）場效應(yīng)管的抗輻射能力強；（6）由于不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲，所以）由于不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。噪聲低。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山 場效應(yīng)管與晶體三極管不同，它是多子導(dǎo)電，輸場效應(yīng)管與晶體三極管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型結(jié)型場效應(yīng)管場效應(yīng)管: JFET絕緣柵型絕緣柵型場效應(yīng)管場效應(yīng)管: MOS場效應(yīng)管有兩種場效應(yīng)管有兩種:GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山一一 、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)N基底基底 ：N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P+P+兩邊

4、是高濃度兩邊是高濃度P+區(qū)區(qū)G柵極柵極S源極源極D漏極漏極導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道圖圖7.1 結(jié)型場效應(yīng)管（結(jié)型場效應(yīng)管（N溝道）溝道）N溝道溝道JFET的符號的符號DGSDGSGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山一一 、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)結(jié)型場效應(yīng)管（結(jié)型場效應(yīng)管（P溝道）溝道）PN+N+G柵極柵極S源極源極D漏極漏極P溝道溝道JFET的符號的符號DGSDGS箭頭表示柵結(jié)（箭頭表示柵結(jié)（PN結(jié)）的方向，從結(jié)）的方向，從P指指向向N。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山二二 、工作原理（以、工作原理（以N溝道為例）溝道為例）圖圖7.2 JFET共源接法共源接法NP+P+GSDNiDRDVG

5、GVDD以源極為公共端，以源極為公共端，共源接法。共源接法。GD、GS間均加間均加反向電壓，兩個反向電壓，兩個PN結(jié)均反偏。結(jié)均反偏。|UGS|增大，耗盡增大，耗盡層變寬，使導(dǎo)電層變寬，使導(dǎo)電溝道變窄，溝道溝道變窄，溝道電阻增大，電流電阻增大，電流ID減小。減小。UDS=0時時GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山二二 、工作原理（以、工作原理（以N溝道為例）溝道為例）圖圖7.2 夾斷電壓夾斷電壓NP+P+GSDiDRDVGGVDDUDS=0時時P+P+|UGS|繼續(xù)增大到繼續(xù)增大到一定值時一定值時UGS(off) （夾斷電壓夾斷電壓）,兩兩個個PN結(jié)的結(jié)的耗盡耗盡層層碰到一起，碰到一

6、起，導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道被夾斷被夾斷。這。這時，即使時，即使UDS 0V，漏極電流漏極電流ID=0A。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山二二 、工作原理（以、工作原理（以N溝道為例）溝道為例）圖圖7.2 可變電阻特性和恒流特性可變電阻特性和恒流特性|UGS|0時時NGSDiDRDVGGVDDP+P+P+P+P+P+UDS從從0V開始增加時，開始增加時，漏極電流漏極電流iD從從0隨之增隨之增加。加。溝道表現(xiàn)為非線溝道表現(xiàn)為非線性性電阻特性電阻特性。當(dāng)當(dāng)UDS大到一定值（大到一定值（ UDS-UGS=|UGS(off) |）時）時,兩兩個個PN結(jié)的結(jié)的耗盡耗盡層靠層靠漏極側(cè)漏極側(cè)碰到一起，

7、碰到一起，導(dǎo)導(dǎo)電溝道極窄（電溝道極窄（予夾予夾斷斷） 。導(dǎo)電溝道予夾導(dǎo)電溝道予夾斷后，即使斷后，即使UDS 再增加，再增加，夾斷區(qū)向下延夾斷區(qū)向下延伸伸，電流電流iD也也不再增加，呈不再增加，呈恒流特性恒流特性。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山二二 、特性曲線、特性曲線圖圖7.3 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性1. 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性常數(shù)DSGSUuDfi|)(uGS/V0iD/mAIDSSUGS(off)0iD/mAuGS/VIDSSUGS(off)N溝道溝道JFET轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線P溝道溝道JFET轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線夾斷電壓夾斷電壓飽和漏極電流飽和漏極電流2)(1offGSGS

8、DSSDUuIiGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山二二 、特性曲線、特性曲線圖圖7.4 漏極特性漏極特性1. 漏極特性漏極特性常數(shù)GSDSUuDfi|)(uDS/V0iD/mAUGS=0VUDS-UGS=-UGS(off)0iD/mAuDS/VN溝道溝道JFET漏極特性曲線漏極特性曲線P溝道溝道JFET漏極特性曲線漏極特性曲線-2.5V-1.5V-1.0V-0.5V-2.0V夾斷區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)予夾斷軌跡予夾斷軌跡UGS=0V1.0V2.0V3.0V4.0V5.0V夾斷區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)-UDS+UGS=UGS(off)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)GDSSPTGD

9、SSPT廣東廣東. .松山松山漏極特性三個區(qū)域的特點漏極特性三個區(qū)域的特點:（2）恒流區(qū)（飽和區(qū)、放大區(qū)）：）恒流區(qū)（飽和區(qū)、放大區(qū)）：（3）夾斷區(qū)：）夾斷區(qū)：（1）可變電阻區(qū)：）可變電阻區(qū)：DSDSDruiGSmDugi)off(GSGSUU0DiGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山SGDPN+N+B一一 、N溝道增強型溝道增強型MOS管管圖圖7.5 N溝道增強型溝道增強型MOS管的結(jié)構(gòu)和符號管的結(jié)構(gòu)和符號2、符號、符號P型襯底型襯底1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)高摻雜高摻雜N+區(qū)區(qū)SiO2絕緣層絕緣層Al電極電極預(yù)先沒有導(dǎo)電溝道預(yù)先沒有導(dǎo)電溝道GSDBGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松

10、山SGDPN+N+B3、工作原理、工作原理圖圖7.6 N溝道增強型溝道增強型MOS管工作原理管工作原理1（1）當(dāng)）當(dāng)UGS=0VGGVDDD-S間相當(dāng)于間相當(dāng)于兩個反接的兩個反接的PN結(jié)結(jié)iD=0對應(yīng)對應(yīng)夾斷區(qū)夾斷區(qū)GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山3、工作原理、工作原理圖圖7.6 N溝道增強型溝道增強型MOS管工作原理管工作原理2（2）當(dāng)）當(dāng)UGS0SGDPN+N+BVGGVDD對應(yīng)對應(yīng)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)當(dāng)當(dāng)UGS足夠大時（足夠大時（UGS UGS(th) ），形成），形成N型導(dǎo)電溝道。型導(dǎo)電溝道。 UDS從從0V開始增加時，開始增加時，漏漏極電流極電流iD從從0隨之增隨之增加

11、。溝道表現(xiàn)為非線加。溝道表現(xiàn)為非線性性電阻特性電阻特性。感應(yīng)出電子，感應(yīng)出電子，形成反型層形成反型層DSDSDruiUGS(th)稱為開啟稱為開啟電壓電壓GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山3、工作原理、工作原理圖圖7.6 N溝道增強型溝道增強型MOS管工作原理管工作原理3（3）當(dāng)）當(dāng)UGD=UGS(th)時時SGDPN+N+BVGGVDDGSmDugi即即 UDS=UGSUGS(th)靠近靠近D端的端的溝道被夾斷溝道被夾斷夾斷后，即使夾斷后，即使UDS繼續(xù)增加，繼續(xù)增加，iD 也也不再增加，不再增加，呈呈恒流特性恒流特性。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山3、特性曲線、

12、特性曲線圖圖7.7 N溝道增強型溝道增強型MOS管特性管特性（1）轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性uGS/V0iD/mAUGS(th)開啟電壓開啟電壓（2）漏極特性漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=6VUDS-UGS=-UGS(th)1V3V4V5V2V夾斷區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)予夾斷軌跡予夾斷軌跡可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)UGS= UGS(th)GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山二二 、N溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管管圖圖7.8 N溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管的結(jié)構(gòu)和符號管的結(jié)構(gòu)和符號2、符號、符號1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)GSDBSGDPN+N+B+ + + + + N型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道正離子絕緣層正離子絕

13、緣層GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山3、特性曲線、特性曲線圖圖7.9 N溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管的特性管的特性（1）轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性uGS/V0iD/mAUGS(off)夾斷電壓夾斷電壓（2）漏極特性漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=0VUDS-UGS=-UGS(off)-3V-1V1V2V-2V夾斷區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)予夾斷軌跡予夾斷軌跡可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)IDSS飽和漏極電流飽和漏極電流UGS= UGS(off)GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山三三 、P溝道增強型溝道增強型MOS管管P溝道增強型溝道增強型MOS管的結(jié)構(gòu)和符號管的結(jié)構(gòu)和符號2、符號、符號1

14、、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)GSDBVGGVDDDSGNP+P+BN型襯底型襯底+ + + + + + + +預(yù)先沒有導(dǎo)電溝道預(yù)先沒有導(dǎo)電溝道GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山3、特性曲線、特性曲線圖圖7.10 P溝道增強型溝道增強型MOS管的特性管的特性（1）轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性uGS/V0iD/mA開啟電壓開啟電壓（2）漏極特性漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=UGS(th)-UDS+UGS=UGS(th)-6V-4V-3V-2V-5V夾斷區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)予夾斷軌跡予夾斷軌跡可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)UGS(th)-1VGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山VDD四四 、P溝道耗盡型溝道

15、耗盡型MOS管管P溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管的結(jié)構(gòu)和符號管的結(jié)構(gòu)和符號2、符號、符號1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)GSDBVGGSGDNP+P+B + + + + + + + + + +負(fù)離子絕緣層負(fù)離子絕緣層P型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山3、特性曲線、特性曲線圖圖7.11 P溝道耗盡型溝道耗盡型MOS管的特性管的特性（1）轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性uGS/V0iD/mA夾斷電壓夾斷電壓（2）漏極特性漏極特性uDS/V0iD/mAUGS=0V-UDS+UGS=UGS(off)-1V1V1.5V2V2.5V夾斷區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)予夾斷軌跡予夾斷軌跡可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)UGS(of

16、f)UGS=UGS(off)IDSS飽和漏極電流飽和漏極電流GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山圖圖1電路如圖電路如圖1所示，已知所示，已知JFET的夾斷電壓的夾斷電壓UGS(off)=-2V，飽和漏極電流，飽和漏極電流IDSS=2mA，試試求漏極電流求漏極電流iD。DGSRGRD+VDDiD解解：因為柵極電流為：因為柵極電流為0， 故故 uGS=0。 由轉(zhuǎn)移特性可知由轉(zhuǎn)移特性可知：iD=IDSS=2mA【思路點撥思路點撥】 先分析管子的柵源電壓。先分析管子的柵源電壓。該電路實質(zhì)是一個自偏壓恒流源該電路實質(zhì)是一個自偏壓恒流源GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山圖圖2在圖在圖

17、2（a）所示電路中，已知）所示電路中，已知MOS管的管的漏極特性如圖漏極特性如圖2（b）所示。試分析）所示。試分析RD在何在何范圍內(nèi)范圍內(nèi)MOS工作在恒流區(qū)。工作在恒流區(qū)。DGS4VRD+12VID(a)恒流區(qū)恒流區(qū)uDS/V0iD/mAUGS=5VUDS-UGS=-UGS(th)2V4VUGS= UGS(th)3V12(b)【思路點撥思路點撥】 利用予夾斷曲線判斷恒流區(qū)利用予夾斷曲線判斷恒流區(qū)與可變電阻區(qū)。與可變電阻區(qū)。 利用開啟電壓判斷是否在夾利用開啟電壓判斷是否在夾斷區(qū)。斷區(qū)。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山解解：由圖（：由圖（a）可知：）可知：UGS=4V。 由圖（由圖（

18、b）可知：）可知：UGS(th)=2V； UGS=4V時對應(yīng)的漏極電流時對應(yīng)的漏極電流 ID=1mA。管子在恒流區(qū)時要求：管子在恒流區(qū)時要求： UDS UGS-UGS(th)=4-2V=2V,即要求：即要求： 12-IDRD 2V求得：求得： RD |UGS(off) |時的漏極時的漏極電流。電流。3. 飽和漏極電流飽和漏極電流IDSSGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山4. 直流輸入電阻直流輸入電阻RGS5. 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)gm6. 漏漏-源擊穿電壓源擊穿電壓U(BR)DS 柵柵-源擊穿電壓源擊穿電壓U(BR)GS 0|DSUGGSGSIURCONT|DSUGSDmuig7. 最

19、大耗散功率最大耗散功率PDMDSDDMUIPGDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別 （1）用測電阻法判別）用測電阻法判別結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管的電極的電極 根據(jù)場效應(yīng)管的根據(jù)場效應(yīng)管的PN結(jié)正、反向電阻值不一樣的結(jié)正、反向電阻值不一樣的現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場效應(yīng)管的三個電極。具體現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場效應(yīng)管的三個電極。具體方法：方法：將萬用表撥在將萬用表撥在R1k檔上，任選兩個電極，檔上，任選兩個電極，分別測出其正、反向電阻值。當(dāng)某兩個電極的正、分別測出其正、反向電阻值。當(dāng)某兩個電極的正、反向電阻值相等，且為幾千

20、歐姆時，則該兩個電極反向電阻值相等，且為幾千歐姆時，則該兩個電極分別是漏極分別是漏極D和源極和源極S。因為對結(jié)型場效應(yīng)管而言，因為對結(jié)型場效應(yīng)管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極。漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極。GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別 （1）用測電阻法判別）用測電阻法判別結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管的電極的電極 也可以將萬用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接也可以將萬用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接觸一個電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個電觸一個電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個電極，

21、測其電阻值。極，測其電阻值。當(dāng)出現(xiàn)兩次測得的電阻值近似相當(dāng)出現(xiàn)兩次測得的電阻值近似相等時，則黑表筆所接觸的電極為柵極，等時，則黑表筆所接觸的電極為柵極，其余兩電極其余兩電極分別為漏極和源極。若兩次測出的電阻值均很大，分別為漏極和源極。若兩次測出的電阻值均很大，說明是結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定說明是結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是是P溝道場效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次溝道場效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測出的電阻值均很小，說明是正向結(jié)，即是正測出的電阻值均很小，說明是正向結(jié)，即是正向電阻，判定為向電阻，判定為N溝道場效應(yīng)管，黑表筆接的也是溝道場效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。若

22、不出現(xiàn)上述情況，可以調(diào)換黑、紅表筆按柵極。若不出現(xiàn)上述情況，可以調(diào)換黑、紅表筆按上述方法進行測試，直到判別出柵極為止。上述方法進行測試，直到判別出柵極為止。 GDSSPTGDSSPT廣東廣東. .松山松山一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別一、用指針式萬用表對場效應(yīng)管進行判別 （2）用測電阻法判別場效應(yīng)管的好壞）用測電阻法判別場效應(yīng)管的好壞 具體方法：具體方法：首先將萬用表置于首先將萬用表置于或或100檔，測量源極與漏極之間的電阻，通常檔，測量源極與漏極之間的電阻，通常在幾十歐到幾千歐范圍在幾十歐到幾千歐范圍（在手冊中可知，各種不同（在手冊中可知，各種不同型號的管，其電阻值是各不相同的），如果測得阻型號的管，其電阻值是各不相同的），如果測得阻值值大于正常值大于正常值，可能是由于，可能是由于內(nèi)部接觸不良內(nèi)部接觸不良；如果測；如果測得阻值是無窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬用表得阻值是無窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬用表置于置于檔檔，再測柵極，再測柵極1與與2之間、柵極之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當(dāng)測得其與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當(dāng)測得其各項各項電阻值均為無窮大電阻值均為無窮大，則說明管是正常的；若測得上，則說明管是正常的；若測得上述各阻值太小或為通路，則說明管是壞的。述各阻值太小或為通路，則說明管是壞的。GDSSPTGD