模拟电子技术与应用项目教程 教学课件 作者 王继辉 场效应晶体管及其应用.ppt

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1、场效应管及其应用模拟电子技术课件（8）1自偏压电路2分压式偏置电路32场效应晶体管场效应管及应用3一、场效应晶体管场效应晶体管FET仅是由一种载流子——多数载流子(要么是自由电子，要么是空穴)参与导电，所以称为单极型晶体管。场效应晶体管是一种电压控制器件，它只用信号源电压的电场效应，来控制管子的输出电流，输入电流几乎为零，因此具有输入电阻高(108～109Ω)的特点，同时场效应晶体管受温度和辐射的影响也较小，又易于集成，因此场效应晶体管已广泛应用于各种电子电路中。场效应管4*根据结构的不同，场效应晶体管可以分为结型、绝缘栅型两大类。*目前应用最为广泛

2、的绝缘栅场效应晶体管是金属-氧化物-半导体绝缘栅场效应晶体管，简称MOS管或MOSFET。MOSFET是利用半导体表面的电场效应工作的，也称表面场效应器件。由于它的栅极处于绝缘状态，所以输入电阻可大为提高，最高可达1015Ω。*MOSFET有N沟道和P沟道两类，其中每一类又可以分为增强型和耗尽型两种。场效应管51、增强型NMOS管的结构与电路符号N沟道增强型MOS场效应晶体管简称增强型NMOS管，它的结构如图a所示。在二氧化硅的表面及N+型区的表面上分别安装三个铝电极——栅极G、源极S和漏极D，就形成了N沟道MOS管。场效应管62、增强型NMOS管的

3、工作原理场效应管7*当导电沟道形成以后，若增加uDS，一开始漏极电流iD随uDS的增加而增加。但当uDS增至一定数值时，G、D方向的电压逐渐下降到小于开启电压，使导电沟道靠近漏极处会被夹断，如图c所示*如图a所示，当给增强型NMOS管加漏源电压uDS时，栅源偏压uGS=0为零，增强型NMOS管相当于在源区（N+型）、衬底（P型）和漏区（N+型）之间形成了两个背靠背的PN结，所以流过管子的只是一个很小的PN结反向电流，漏极电流几乎为零。*在栅源之间加上正的栅源电压uGS后，如图b所示。出现了一个N型的区域，称之为反型层，它将两个N+区沟通连接在一起，形

4、成了N型的导电沟道，这时在外加uDS的作用下，就会产生漏极电流iD。场效应管8场效应管3、特性曲线（1）转移特性曲线图a所示为增强型NMOS管的转移特性曲线。当uGS＜UGS(th)时，iD=0；当uGS＞UGS(th)时，开始产生漏极电流，并且随着uGS的增大而增大，因此称之为增强型NMOS管。漏极电流iD的大小符合下列公式：9（2）输出特性曲线*增强型NMOS管的输出特性曲线如图b所示。这个管子的开启电压UGS(th)为3V，所以当uGS>3V时，才开始产生电流。场效应管*它的输出特性也分为可变电阻区、放大区、截止区和击穿区。10半导体二极管(1

5、)直流参数——开启电压UGS(th)当uDS为一定值时，使增强型场效应晶体管开始有电流时的uGS称为开启电压UGS(th)(2)交流参数——低频跨导gm当uDS为某一固定数值时漏极电流的变化量ID与其对应的栅源电压的变化量UGS之比(3)极限参数场效应晶体管的极限参数主要有漏源击穿电压U(BR)DS、栅源击穿电压U(BR)GS和最大漏极耗散功率PDM等。4、场效管的主要参数场效应管(1)在使用场效应晶体管时应注意漏源电压、漏源电流、栅源电压、耗散功率等参数不应超过最大允许值。(2)场效应晶体管在使用中要特别注意对栅极的保护。(3)场效应晶体管的漏极和

6、源极互换时，其伏安特性没有明显的变化，但有些产品出厂时已经将源极和衬底连在一起，其漏极和源极就不能互换。(4)场效应晶体管属于电压控制器件，有极高的输入阻抗，为保持管子的高输入特性，焊接后应对电路板进行清洗。(5)在安装场效应晶体管时，要尽量避开发热元件，对于功率型场效应晶体管，要有良好的散热条件，必要时应加装散热器，以保证其能在高负荷条件下可靠地工作。11*场效应管使用注意事项场效应管12场效应管的应用*在电路中，场效应晶体管的源极、漏极和栅极分别相当于晶体管的发射极、集电极和基极。*场效应晶体管放大电路也有三种组态：共源极放大电路、共漏极放大电路

7、和共栅极放大电路，其特点分别和晶体管放大电路中的共射极、共集电极、共基极放大电路类似。下面以共源极放大电路为例介绍：13二、自偏压电路可见：场效应晶体管的栅极通过电阻RG接地，源极通过电阻RS接地。这种偏置方式靠漏极电流ID在源极电阻RS上产生的电压为栅源极间提供一个偏置电压UGS，故称为自偏压电路。静态时，源极电位US=IDRS。由于栅极电流为零，RG上没有电压降，栅极电位UG=0所以栅源偏置电压为：UGS=UG–US=–IDRS场效应管的应用14三、分压式偏置电路1.静态分析：图中RG1和RG2为分压电阻，由于栅极电阻RG上没有电流（IG＝0），

8、因此场效应晶体管栅极的电位为：所以，栅源电压为：场效应管的应用15二极管的应用对于耗尽型管子，有场效应管的应