场效应管的原理及应用讲稿.ppt

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1、关于场效应管的原理及应用第一页，讲稿共二十七页哦3.1 场效应管场效应管 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结型场效应管结型场效应管 1.结型场效应管的结构及工作原理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。第二页，讲稿共二十七页哦dsgd 漏极g 栅极PPN耗尽层s 源极dsg(a)(b)(c)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 第三页，讲稿共二十七页哦 2

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uDS一定时,漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。即常数ufdsuigsD)(3.1)第四页，讲稿共二十七页哦dgSUDDiDUGGPPuDSuGSNRd图3.2 N沟道结型场效应管工作原理 第五页，讲稿共二十七页哦5432101234uDS=12 VuGS/ViD/mAIDSSUGS(off)图3.3 N沟道结型场效应管转移特性曲线第六页，讲稿共二十七页哦 2)输出特性 输出特性是指栅源电压uGS一定,漏极电流iD与漏极电压u

3、DS之间的关系,即 在UGS(off)uGS0的范围内,漏极电流iD与栅极电 压uGS的关系为2)()1(UuIioffGSGSDSSD(3.2)常数ufGSuiDSD)(3.3)第七页，讲稿共二十七页哦01234524681012141618iD/mAuDS/V夹断区可变电阻区4 V3 V2 V1 V击穿区恒流区(放大区)uDS0 V 图 3.4 N沟道结型场效应管输出特性曲线第八页，讲稿共二十七页哦 3.1.2绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 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 (

4、a)N沟道结构图;(b)N沟道符号;(c)P沟道符号sgdNNP型硅衬底衬底引线gdsgds(a)(b)(c)SiO2第九页，讲稿共二十七页哦gdNNP型硅衬底sUGGUDDiD 图 3.6 N沟道增强型MOS管工作原理第十页，讲稿共二十七页哦 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uGSUGS（th）时,iD与uGS的关系可用下式表示:2)()1(UuIithGSGSDOD(3.4)其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD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。第十一页，讲稿共二十七页哦4321iD/mA02

5、468uGS/VuDS10 VUGS(th)3 V012345iD/mA6 V5 V4 V3 V24681012141618uDS/V(a)(b)图3.7N沟道增强型场效应管特性曲线 （a）转移特性;（b）输出特性第十二页，讲稿共二十七页哦 2.耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理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。第十三页，讲稿共二十七页哦sgdNNP型硅衬底衬底引线gdsgds(a)(b)(c)图3.8耗尽型MOS管结构及符号图(a)N沟道结构图;（

6、b）N沟道符号;（c）P沟道符号 第十四页，讲稿共二十七页哦 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 5 4321024681012uDS=常数uGS/ViD/mAUGS(off)IDSS02468101214162 V1 V3 VuGS=2 V1 V24681012uDS/V(a)(b)iD/mA0 V在uGS UGS（off）时,iD与uGS的关系可用下式表示:2)()1(UuIioffGSGSDSSD(3.5)第十五页，讲稿共二十七页哦 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UGS（off）或开启电压UGS（th）2）饱和漏极

7、电流IDSS 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RGS 6）最大耗散功率PDM 7）跨导gm 在uDS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 常数uDSdudigGSDm(3.6)第十六页，讲稿共二十七页哦 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

8、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。第十七页，讲稿共二十七页哦 （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。第十八页，讲稿共二十七页哦3.2 场效应管及其放大电路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共源放大电路共源放大电路 1.电路组成及直流偏置电路组成及直流偏置 第十九页，讲稿共二十七页哦 漏极电阻：将漏 极电流转换成漏 极电压，并影响 放大倍数Au UDDRdC2RsCs旁路电容：消除Rs

9、对交流信号的衰减源极电阻：利用IDQ在其上的压降为栅源极提拱偏压RgC1 栅极电阻：将Rs压降 加至栅极uiuo图 3.10 场效应管共源放大电路第二十页，讲稿共二十七页哦 由于栅极电阻上无直流电流,因而RIUSDGS (3.7)RIURRRUUUsDDDgggSGGS212 (3.8)第二十一页，讲稿共二十七页哦图3.11RdC2 UDDuoRsCsRg1Rg3Rg2C1ui Rg1，Rg2：栅极 分压电阻使栅极获 得合适的工作电压 栅极电阻：用来 提高输入电阻 图 3.11分压偏置式共源放大电路第二十二页，讲稿共二十七页哦 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

10、.7）或式（3.8）联立求出UGSQ和IDQ,漏源电压UDSQ由下式求得:)(RRIUUsdDQDDDSQ (3.9)2.动态分析动态分析 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第二十三页，讲稿共二十七页哦dgudsidsdsgudsidsgmugsugsugs 图3.12场效应管微变等效电路第二十四页，讲稿共二十七页哦 （1）电压放大倍数:RguRuguRRiuuALmgsLgsmgsLddiou)/(3.10)（2）输入电阻:)/(213RRRrgggi(3.11)（3）输出电阻:Rrdo(3.12)第二十五页，讲稿共二十七页哦Rg1Rg2Rg3riuiugsggmugsRdRLuorods 图 3.13 共源放大电路的微变等效电路第二十六页，讲稿共二十七页哦感谢大家观看感谢大家观看第二十七页，讲稿共二十七页哦