場效應管原理以及應用

1、關(guān)于場效應管的原理及應用第一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1 場效應管 場效應管按結(jié)構(gòu)分為結(jié)型場效應管和絕緣柵型場效應管兩類。 3.1.1結(jié)型場效應管 1. 結(jié)型場效應管的結(jié)構(gòu)及工作原理 1) 基本結(jié)構(gòu)及符號 如圖3.1(a)所示, 在一塊N型硅半導體兩側(cè)制作兩個P型區(qū)域, 形成兩個PN結(jié), 把兩個P型區(qū)相連后引出一個電極, 稱為柵極, 用字母G(或g)表示。 第二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖 3.1結(jié)型場效應管結(jié)構(gòu)與符號圖結(jié)構(gòu); (b) N溝道結(jié)型場效應管符號; (c) P溝道結(jié)型場效應 第三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2) 工作原理 圖3.

2、2表示的是結(jié)型場效應管施加偏置電壓后的接線圖。 2 特性曲線 場效應管的特性曲線分為轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線。 1) 轉(zhuǎn)移特性 在uDS一定時, 漏極電流iD與柵源電壓uGS之間的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移特性。 即(3. 1)第四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月圖3.2 N溝道結(jié)型場效應管工作原理 第五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月圖3.3 N溝道結(jié)型場效應管轉(zhuǎn)移特性曲線第六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2) 輸出特性 輸出特性是指柵源電壓uGS一定, 漏極電流iD與漏極電壓uDS之間的關(guān)系, 即 在UGS(off)uGS0的范圍內(nèi), 漏極電流iD與柵極電 壓uGS的

3、關(guān)系為(3. 2)(3. 3)第七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖 3.4 N溝道結(jié)型場效應管輸出特性曲線第八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.1.2絕緣柵型場效應管 1. 增強型絕緣柵場效應管的結(jié)構(gòu)及工作原理 1) 結(jié)構(gòu)及符號 2) 工作原理 圖 3.5增強型MOS管結(jié)構(gòu)及符號圖 (a) N溝道結(jié)構(gòu)圖; (b) N溝道符號; (c) P溝道符號第九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖 3.6 N溝道增強型MOS管工作原理第十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3) 特性曲線 （1） N溝道增強型絕緣柵場效應管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖3.7(a)所示。

4、在uGSUGS（th）時, iD與uGS的關(guān)系可用下式表示: (3. 4) 其中ID0是uGS=2UGS（th）時的iD值。 （2） N溝道增強型絕緣柵場效應管的輸出特性曲線 如圖3.7（b）所示。 第十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖3.7N溝道增強型場效應管特性曲線 （a） 轉(zhuǎn)移特性; （b） 輸出特性第十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. 耗盡型絕緣柵場效應管的結(jié)構(gòu)及工作原理 圖3.8為N溝道耗盡型場效應管的結(jié)構(gòu)圖。 其結(jié)構(gòu)與增強型場效應管的結(jié)構(gòu)相似, 不同的是這種管子在制造時, 就在二氧化硅絕緣層中摻入了大量的正離子。 第十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于

5、2022年6月 圖3.8耗盡型MOS管結(jié)構(gòu)及符號圖(a) N溝道結(jié)構(gòu)圖; （b） N溝道符號; （c） P溝道符號第十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖3.9N溝道耗盡型場效應管特性曲線 （a） 轉(zhuǎn)移特性; （b） 輸出特性在uGS UGS（off）時, iD與uGS的關(guān)系可用下式表示: (3. 5)第十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.1.3場效應管的主要參數(shù)及使用注意事項 1 主要參數(shù) 1） 夾斷電壓UGS（off）或開啟電壓UGS（th） 2） 飽和漏極電流IDSS 3） 漏源擊穿電壓U（BR）DS 4) 柵源擊穿電壓U（BR）GS 5） 直流輸入電阻RGS

6、 6） 最大耗散功率PDM 7） 跨導gm 在uDS為定值的條件下, 漏極電流變化量與引起這個變化的柵源電壓變化量之比, 稱為跨導或互導, 即 (3. 6)第十六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2 檢測及使用注意事項 1） 檢測 結(jié)型效應管可用萬用表判別其管腳和性能的優(yōu)劣。 （1） 管腳的判別 （2） 質(zhì)量判定 2） 注意事項 （1） MOS管柵、 源極之間的電阻很高, 使得柵極的感應電荷不易泄放, 因極間電容很小, 故會造成電壓過高使絕緣層擊穿。 （2） 有些場效應晶體管將襯底引出, 故有4個管腳, 這種管子漏極與源極可互換使用。 （3） 使用場效應管時各極必須加正確的工作電壓。

7、 第十七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 （4） 在使用場效應管時, 要注意漏源電壓、 漏源電流及耗散功率等, 不要超過規(guī)定的最大允許值。 第十八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2 場效應管及其放大電路 與三極管一樣, 根據(jù)輸入、 輸出回路公共端選擇不同, 將場效應管放大電路分成共源、 共漏和共柵三種組態(tài)。 本節(jié)主要介紹常用的共源和共漏兩種放大電路。 3.2.1共源放大電路 1. 電路組成及直流偏置 第十九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月圖 3.10 場效應管共源放大電路第二十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 由于柵極電阻上無直流電流, 因而 (3.

8、 7) (3. 8)第二十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖 3.11分壓偏置式共源放大電路第二十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 場效應管放大電路的靜態(tài)工作點可用式（3.4）或式（3.5）與式（3.7）或式（3.8）聯(lián)立求出UGSQ和IDQ,漏源電壓UDSQ由下式求得: (3. 9) 2. 動態(tài)分析 放大電路的動態(tài)參數(shù)可由微變等效電路求出。 1） 場效應管的微變等效電路 2） 共源放大電路的微變等效電路第二十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖3.12場效應管微變等效電路第二十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 （1） 電壓放大倍數(shù): (3. 10)（2） 輸入電阻: