电子技术与应用项目化教程 课件 项目5 小功率场效应管

项目五——认识结型场效应管（第1讲）项目5

认识结型场效应管（第1讲）

内容：结型场效应管的内部结构、特性曲线。学习要求：

目的：了解结型场效应管的内部结构，理解其特性曲线。重点：结型场效应管的特性曲线。难点：结型场效应管的特性曲线。结型场效应管

引言1.结型场效应管内部结构3.结型场效应管特性曲线2.结型场效应管工作原理引言场效应管

FET

(FieldEffectTransistor)类型：结型

JFET

(JunctionFieldEffectTransistor)绝缘栅型

IGFET(InsulatedGateFET)特点：1）单极性器件(一种载流子导电)3）工艺简单、易集成、功耗小、

体积小、成本低2）输入电阻高

(107

1015

，IGFET可高达1015

)1.结型场效应管结构与符号N沟道JFETP沟道JFET2.工作原理1)UGS对ID的控制作用2）UDS对ID的影响3）UDS和UGS共同作用uGS

0，uDS

>0此时

uGD=UGS(off)

沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。当uDS

，预夹断点下移。3.转移特性和输出特性UGS(off)当UGS(off)

uGS0时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VOO（3）转移特性曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)当uGS>UGS(th)

时：uGS=2UGS(th)

时的

iD值开启电压OThankYou!项目五——认识MOS场效应管（第2讲）项目5

认识MOS场效应管（第2讲）

内容：MOS管的内部结构、分类和特性曲线。学习要求：

目的：了解MOS管的内部结构和分类，理解其特性曲线。重点：MOS管的类型和特性曲线。难点：MOS管的特性曲线。MOS场效应管

1.N沟道绝缘栅场效应管2.P沟道绝缘栅场效应管1.MOS场效应管MOS场效应管（绝缘栅场效应管）N沟道绝缘栅场效应管P沟道绝缘栅场效应管增强型耗尽型增强型耗尽型1）增强型N沟道MOSFET

(MentalOxideSemi—FET)（1）结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层SD用金属铝引出源极S和漏极DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极GB耗尽层S—源极SourceG—栅极Gate

D—漏极DrainSGDB（2）工作原理反型层(沟道)①uGS

对导电沟道的影响

(uDS=0)a.

当UGS=0

，DS间为两个背对背的PN结；b.

当0<UGS<UGS(th)(开启电压)时，GB间的垂直电场吸引

P区中电子形成离子区(耗尽层)；c.

当uGS

UGS(th)

时，衬底中电子被吸引到表面，形成导电沟道。uGS

越大沟道越厚。②uDS

对

iD的影响(uGS>UGS(th))

DS间的电位差使沟道呈楔形，uDS

，靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=

UGS(th))：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前：uDS

iD

。预夹断发生之后：uDS

iD不变。（3）转移特性曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUGS(th)当uGS>UGS(th)

时：uGS=2UGS(th)

时的

iD值开启电压O（4）输出特性曲线可变电阻区uDS<uGS

UGS(th)uDS

iD

，直到预夹断饱和(放大区)uDS

，iD

不变

uDS加在耗尽层上，沟道电阻不变截止区uGS

UGS(th)

全夹断iD=0

iD/mAuDS/VuGS=2V4V6V8V截止区饱和区可变电阻区放大区恒流区O2）耗尽型N沟道MOSFETSGDB

Sio2

绝缘层中掺入正离子在uGS=0时已形成沟道；在DS间加正电压时形成iD，uGS

UGS(off)

时，全夹断。输出特性uGS/ViD/mA转移特性IDSSUGS(off)夹断电压饱和漏极电流当uGS

UGS(off)

时，uDS/ViD/mAuGS=4V

2V0V2VOO3）P沟道MOSFET增强型耗尽型SGDBSGDBN沟道增强型SGDBiDP沟道增强型SGDBiD2

–2OuGS/ViD/mAUGS(th)SGDBiDN沟道耗尽型iDSGDBP沟道耗尽型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA–5O5FET符号、特性的比较OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN沟道结型SGDiDSGDiDP沟道结型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUGS(off)OuDS/ViD/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VThankYou!项目五——场效应管参数及使用项目5

场效应管参数及使用

内容：场效应管的主要参数和使用注意事项。学习要求：

目的：了解场效应管的主要参数，理解其使用注意事项。重点：场效应管主要参数。难点：场效应管主要参数。场效应管

1.场效应管主要参数2.场效应管与晶体管的比较3.场效应管使用注意事项1.场效应管的主要参数1）开启电压UGS(th)(增强型)

夹断电压

UGS(off)(耗尽型)指uDS=某值，使漏极电流iD为某一小电流时的uGS

值。UGS(th)UGS(off)2）

饱和漏极电流IDSS耗尽型场效应管，当uGS=0时所对应的漏极电流。IDSSuGS/ViD/mAOUGS(th)UGS(off)3）

直流输入电阻RGS指漏源间短路时，栅、源间加

反向电压呈现的直流电阻。JFET：RGS>107

MOSFET：RGS=109

1015

IDSSuGS/ViD/mAO4）

低频跨导gm

反映了uGS对iD的控制能力，单位S(西门子)。一般为几毫西

(mS)uGS/ViD/mAQOPDM=uDSiD，受温度限制。5）

漏源动态电阻rds6）最大漏极功耗

PDM2.场效应管与晶体管的比较管子名称晶体管场效应管导电机理利用多子和少子导电利用多子导电控制方式电流控制电压控制放大能力较低高直流输入电阻小约几kΩ大JFET可达107Ω以上,MOS可达1010Ω稳定性受温度和辐射的影响较大温度稳定性好、抗辐射能力强噪声中等很小结构对称性集电极和发射极不对称，不能互换漏极和源极对称，可互换使用适用范围都可用于放大电路和开关电路等3.场效应管使用注意事项

1）在使用场效应管时，要注意漏源电压UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等值不能超过最大允许值。

2）场效应管从结构上看，漏源两极是对称的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能对换用。

3）注意各极电压的极性不能接错。特别强调：绝缘栅型场效应管的栅源两极绝不允许悬空，因为栅源两极如果有感应电荷，就很难泄放，电荷积累会使电压升高，而使栅极绝缘层击穿，造成场效应管损坏。因此要在栅源间绝对保持直流通路，保存时务必用金属导线将三个电极短接起来。在焊接时，烙铁外壳必须接电源地端，并在烙铁断开电源后再焊接栅极，以避免交流感应将栅极击穿，并按S、D、G极的顺序焊好之后，再去掉各极的金属短接线。ThankYou!项目五——场效应管放大电路分析（第4讲）项目5

场效应管放大电路分析（第4讲）

内容：自给栅、分压式稳定偏置电路结构和静态分析以及共源场效应管放大电路的动态分析

。学习要求：

目的：了解自给栅、分压式稳定偏置电路结构，掌握其静态分析和共源场效应管放大电路的动态分析

。重点：自给栅、分压式稳定偏置静态分析和共源场效应管放大电路的动态分析。难点：共源场效应管放大电路的动态分析。场效应管放大电路分析

3.共源场效应管放大电路的动态分析2.分压式稳定偏置放大电路1.自给栅偏压偏置放大电路场效应管放大电路三种组态：共源、共漏、共栅特点：输入电阻极高，噪声低，热稳定性好固定偏压放大电路电路的组成（1）合适的偏置（2）能输入能输出+VDDRDC2+C1+ui

RGGDRL+Uo

VGG栅极电阻RG的作用：(1)为栅偏压提供通路(2)泻放栅极积累电荷源极电阻RS的作用：提供负栅偏压漏极电阻RD的作用：把iD的变化变为uDS的变化+VDDRDC2CS+++uo

C1+ui

RGRSGSDRL1.自给偏压放大电路1）电路结构

UDSQ=VDD–IDQ(RS+RD)

UGS+VDDRDC1RGRSGSDIDUDSUGSQ

=–IDQRS2）静态分析（1）估算法（2）图解法①在输出特性上作直流负载线②作负载转移特性曲线

③作输入回路的直流负载线

④确定静态工作点转移特性曲线与输入回路的直流负载线的交点即为静态工作点Q，Q点对应的横坐标值即为UGSQ，纵坐标值即为IDQ，再根据IDQ在输出特性曲线上求出静态工作点Q，确定UDSQ。

(a)转移特性曲线(b)输出特性曲线图自给偏压电路Q点的图解1.场效应管的等效电路3）动态分析—场效应管电路小信号等效电路分析法移特性可知，gm是转移特性在静态工作点Q处

gm为低频跨导，反映了管子的放大能力，从转切线的斜率.rds为场效应管的共漏极输出电阻，为输出特性在Q点处的切线斜率的倒数，如图所示，通常rds在几十千欧到几百千欧之间。从输入端口看入，相当于电阻

rgs(

)。从输出端口看入为受

ugs控制的电流源。id=gmugs小信号模型根据rgs

Sidgmugs+ugs

+uds

GDrds2.场效应管放大电路的微变等效电路RLRD+uo

+ui

GSD+ugs

gmugsidiiRG3.计算放大电路的动态指标注意：自给偏压电路只适用耗尽型场效应管放大电路2.分压式自偏压放大电路RL+VDDRDC2CS+++uo

C1+ui

RG2RSGSDRG11）电路组成调整电阻的大小，可获得：UGSQ>0UGSQ=0UGSQ<0RL+VDDRDC2CS+++uo

C1+ui

RG2RSGSDRG12）静态分析

UDSQ=VDD–IDQ(RS+RD)

3）动态分析RLRD+uo

+ui

RG2GSDRG1+ugs

gmugsidii3.共源场效应管放大电路的动态分析

设UGS=0，则：静态分析动态分析动态分析ThankYou!项目五——场效应管管脚判别项目5

场效应管管脚判别

内容：场效应管管脚判别。学习要求：

目的：掌握场效应管管脚判别方法。重点：场效应管管脚判别方法。难点：场效应管管脚判别方法。场效应管的检测

1.检测场效应管的好坏用万用表红、黑表笔分别接源极S和漏极D，用手去碰栅极G，若万用表指针偏