任务4 场效应管原理与应用

新能源汽车电力电子技术,任务4场效应管原理与应用,建议课时：4学时,知识目标（1）知道场效应管的作用及工作原理；（2）能理解场效应管与三极管、继电器的区别；（3）通过场效应管实训电路学习，可以分析其工作特性；（4）正确规范的使用实训板，养成良好的新能源汽车维修职业素养,教学目标,学习目录,内容结构,任务导入,场效应管的功能相当于电路中的“继电器”，被广泛应用于新能源汽车领域中。控制单元根据各传感器的信号运算后，输出相应电压信号，从而控制场效应管导通或者断开，实现控制对应电路模块。本实训通过搭建电路，分析场效应管的特性，学习场效应管的原理与其作为电子开关的作用，并通过规范的操作，养成良好的职业素养。,知识链接1：场效应管的认知,知识准备,场效应晶体管简称场效应管，是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器，属于电压控制型半导体器件。场效应管有三个电极：分别是漏极D、栅极G和源极S，如图2-4-1所示，相当于三极的管集电极、基极和发射极。效应管与三极管类似，也分有两种：N沟道器场件和P沟道器件，其主要作用是用栅极G的输入电压来控制漏极D和源极S之间的导通或截止。,图2-4-1场效应管结构,知识链接2：场效应管的工作原理,知识准备,以N沟道的场效应管为例说明其工作原理：场效应管的栅极没有电压输入，漏极连接电源正极，源极连接电源负极，如图2-4-2所示。此时，漏极的N型半导体材料与P型半导体材料构成了PN结的反向偏置。在源极与漏极之间不会有电流流过，令场效应管处与截止状态。,图2-4-2场效应管截止,知识准备,以N沟道的场效应管为例说明其工作原理：场效应管的栅极没有电压输入，漏极连接电源正极，源极连接电源负极，如图2-4-2所示。此时，漏极的N型半导体材料与P型半导体材料构成了PN结的反向偏置。在源极与漏极之间不会有电流流过，令场效应管处与截止状态。,图2-4-2场效应管截止,知识链接2：场效应管的工作原理,知识准备,以N沟道的场效应管为例说明其工作原理：场效应管的栅极没有电压输入，漏极连接电源正极，源极连接电源负极，如图2-4-2所示。此时，漏极的N型半导体材料与P型半导体材料构成了PN结的反向偏置。在源极与漏极之间不会有电流流过，令场效应管处与截止状态。,图2-4-3场效应管导通,知识链接3：场效应管的开关作用,知识准备,实际应用中，场效应管一般作为电控开关来使用。如图2-4-4所示，当控制单元输出信号为高电平时，场效应管的漏极与源极导通，相当于闭合的开关，负载直接与电源接通；当控制单元输出信号低电平时，场效应管的漏极与源极截止，相当于闭合的断开，电路可以视为开路。,图2-4-4场效应管电源开关电路,知识链接4：场效应管与三极管的区别,知识准备,三极管属于电流驱动型，其放大功能是通过基极的电流来实现的，如图2-4-5所示。场效应管属于电压驱动型，栅极电阻极大，可以视为没有电流经过，所有不消耗电流。场效应管通过电压形成一条电子通道，使漏极和源极导通，从而实现电流放大功能。栅极的电压越高，导通的电流越大，但同时栅极不消耗电流。相对于三极管，场效应管的有以下的优点：电流消耗量少，导通响应速度迅速。,图2-4-5三极管的放大作用,知识链接5：场效应管与继电器的区别,知识准备,场效应管与继电器功能相似，如图2-4-6所示，实际上都是用小电流去控制大电流运作的一种“开关”。一般情况下，场效应管的栅极与控制单元的引脚连接，根据控制单元的输出