場效應(yīng)管的原理及應(yīng)用

關(guān)于場效應(yīng)管的原理及應(yīng)用第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日3.1場效應(yīng)管

場效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)分為結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵型場效應(yīng)管兩類。

結(jié)型場效應(yīng)管

1.結(jié)型場效應(yīng)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(dǎo)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。第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.1結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與符號圖結(jié)構(gòu);(b)N溝道結(jié)型場效應(yīng)管符號;(c)P溝道結(jié)型場效應(yīng)

第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日2)工作原理圖3.2表示的是結(jié)型場效應(yīng)管施加偏置電壓后的接線圖。

2．特性曲線場效應(yīng)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)第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日圖3.2N溝道結(jié)型場效應(yīng)管工作原理

第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日圖3.3N溝道結(jié)型場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日

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)≤uGS≤0的范圍內(nèi),漏極電流iD與柵極電壓uGS的關(guān)系為(3.2)(3.3)第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.4N溝道結(jié)型場效應(yīng)管輸出特性曲線第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日

絕緣柵型場效應(yīng)管

1.增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)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(qiáng)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溝道符號第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.6N溝道增強(qiáng)型MOS管工作原理第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日

3)特性曲線（1）N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖3.7(a)所示。在uGS≥UGS（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(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖3.7（b）所示。第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.7N溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管特性曲線（a）轉(zhuǎn)移特性;（b）輸出特性第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日

2.耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理圖3.8為N溝道耗盡型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)圖。其結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)型場效應(yīng)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。第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日

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

第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.9N溝道耗盡型場效應(yīng)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)第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日

場效應(yīng)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IDSS3）漏源擊穿電壓U（BR）DS4)柵源擊穿電壓U（BR）GS5）直流輸入電阻RGS6）最大耗散功率PDM7）跨導(dǎo)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(dǎo)或互導(dǎo),即

(3.6)第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日

2．檢測及使用注意事項

1）檢測

結(jié)型效應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)管時各極必須加正確的工作電壓。第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日

（4）在使用場效應(yīng)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。

第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日3.2場效應(yīng)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(yīng)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。

共源放大電路

1.電路組成及直流偏置

第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日圖3.10場效應(yīng)管共源放大電路第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日

由于柵極電阻上無直流電流,因而(3.7)(3.8)第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.11分壓偏置式共源放大電路第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日

場效應(yīng)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(yīng)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頁，共二十七頁，2022年，8月28日

圖3.12場效應(yīng)管微變等效電路第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日

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