场效应管的应用和分类

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 场效应管及其应用,3.1 场效应管及其应用,3.2 场效应及其放大电路,1,3.1 场效应管,场效应管按结构分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管两类。,3.1.1结型场效应管,1. 结型场效应管的结构及工作原理,1) 基本结构及符号,如图3.1(a)所示, 在一块N型硅半导体两侧制作两个P型区域, 形成两个PN结, 把两个P型区相连后引出一个电极, 称为栅极, 用字母G(或g)表示。,2,图 3.1结型场效应管结构与符号图,结构; (,b) N,沟道结型场效应管符号;,(,c) P,沟道结型场效应,3,2) 工作原理,图3.2表示的是结型场效应管施加偏置电压后的接线图。,2 特性曲线,场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。 ,1) 转移特性,在,u,DS,一定时, 漏极电流,i,D,与栅源电压,u,GS,之间的关系称为转移特性。 即,(3. 1),4,图3.2 N沟道结型场效应管工作原理,5,图3.3 N沟道结型场效应管转移特性曲线,6,2) 输出特性,输出特性是指栅源电压,u,GS,一定, 漏极电流,i,D,与漏极电压,u,DS,之间的关系, 即,在,U,GS(off),u,GS,0的范围内, 漏极电流,i,D,与栅极电,压,u,GS,的关系为,(3. 2),(3. 3),7,图 3.4 N沟道结型场效应管输出特性曲线,8,3.1.2绝缘栅型场效应管,1. 增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理,1) 结构及符号,2) 工作原理,图 3.5增强型MOS管结构及符号图,(a) N沟道结构图; (b) N沟道符号; (c) P沟道符号,9,图 3.6 N沟道增强型MOS管工作原理,10,3) 特性曲线,（1） N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图3.7(a)所示。 在,u,GS,U,GS（th）,时,i,D,与,u,GS,的关系可用下式表示:,(3. 4),其中,I,D0,是,u,GS,=2,U,GS（th）,时的,i,D,值。,（2） N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线,如图3.7（b）所示。,11,图3.7N沟道增强型场效应管特性曲线,（a） 转移特性; （b） 输出特性,12,2. 耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理,图3.8为N沟道耗尽型场效应管的结构图。 其结构与增强型场效应管的结构相似, 不同的是这种管子在制造时, 就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。,13,图3.8耗尽型MOS管结构及符号图,(a) N沟道结构图; （b） N沟道符号; （c） P沟道符号,14,图3.9N沟道耗尽型场效应管特性曲线,（a） 转移特性; （b） 输出特性,在,u,GS,U,GS（off）,时,i,D,与,u,GS,的关系可用下式表示:,(3. 5),15,3.1.3场效应管的主要参数及使用注意事项,1 主要参数,1） 夹断电压,U,GS（off）,或开启电压,U,GS（th）, 2） 饱和漏极电流,I,DSS,3） 漏源击穿电压,U,（BR）DS,4) 栅源击穿电压,U,（BR）GS,5） 直流输入电阻,R,GS,6） 最大耗散功率,P,DM,7） 跨导g,m,在,u,DS,为定值的条件下, 漏极电流变化量与引起这个变化的栅源电压变化量之比, 称为跨导或互导, 即,(3. 6),16,2 检测及使用注意事项,1） 检测,结型效应管可用万用表判别其管脚和性能的优劣。,（1） 管脚的判别,（2） 质量判定,2） 注意事项 ,（1） MOS管栅、 源极之间的电阻很高, 使得栅极的感应电荷不易泄放, 因极间电容很小, 故会造成电压过高使绝缘层击穿。,（2） 有些场效应晶体管将衬底引出, 故有4个管脚, 这种管子漏极与源极可互换使用。,（3） 使用场效应管时各极必须加正确的工作电压。, ,17,（4） 在使用场效应管时, 要注意漏源电压、 漏源电流及耗散功率等, 不要超过规定的最大允许值。,18,3.2 场效应管及其放大电路,与三极管一样, 根据输入、 输出回路公共端选择不同, 将场效应管放大电路分成共源、 共漏和共栅三种组态。 本节主要介绍常用的共源和共漏两种放大电路。 ,3.2.1共源放大电路,1. 电路组成及直流偏置,19,图 3.10 场效应管共源放大电路,20,由于栅极电阻上无直流电流, 因而,(3. 7),(3. 8),21,图 3.11分压偏置式共源放大电路,22,场效应管放大电路的静态工作点可用式（3.4）或式（3.5）与式（3.7）或式（3.8）联立求出,U,GSQ,和,I,DQ,漏源电压,U,DSQ,由下式求得:,(3. 9),2. 动态分析,放大电路的动态参数可由微变等效电路求出。,1） 场效应管的微变等效电路,2） 共源放大电路的微变等效电路,23,图3.12场效应管微变等效电路,24,（,1） 电压放大倍数:,(3. 10),（2） 输入电阻:,(3. 11),（3） 输出电阻:,(3. 12),25,图 3.13 共源放大电路的微变等效电路,26,3.2.2 共漏放大电路,共漏放大电路又称源极输出器。 电路如图3.15所示。由图3.15（b）可得:,(3. 13),(3. 14),(3. 15),27,