《场效应管及其应用》PPT课件

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1、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。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

2、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(3.1)图3.2N沟道结型场效应管工作原理图3.3N沟道结型场效应管转移特性曲线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uDS之间的关系,即在UGS(off)≤uGS≤0的范围内,漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为(3.2)(3.3)图3.4N沟道结型场效应管输出特性曲线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)

3、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沟道符号图3.6N沟道增强型MOS管工作原理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uGS≥UGS(th)时,iD与uGS的关系可用下式表示:(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。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

4、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。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uGS≥UGS(off)时,iD与uGS的关系可用下式表示:(3.5)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)饱和漏极电流IDSS3)漏源击穿电压U(BR)DS4)栅源

5、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(3.6)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

6、正确的工作电压。(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。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图3.10场效应管共源放大电路由于栅极电阻上无直流电流,因而(3.7)(3.8)图3.11分压偏置式共源放大电路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

7、GSQ和IDQ,漏源电压UDSQ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图3.12场效应管微变等效电路(1)电压放大倍数:(3.10)(2)输入电阻:(3.11)(3)输出电阻:(3.12)图3.13共源放大电路的微变等效电路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)

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