学习情境7 场效应管的识别与检测

学习情境7场效应管的识别与检测教学内容

7.1场效应管的识别与检测

7.2晶闸管的识别与检测

7.3单结晶体管的识别与检测7.1场效应管的识别与检测本节教学目标

1.掌握场效应管的类型、符号、伏安特性和主要参数。

2.了解场效应管的结构、工作原理、特性曲线。7.1场效应管（单极型晶体管）场效应管与晶体三极管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。其特点为：（1）场效应管是电压控制器件，它通过VGS来控制ID；（2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很大。（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；（5）场效应管的抗辐射能力强；（6）由于不存在杂乱运动的少子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。7.1场效应管（单极型晶体管）场效应管与晶体三极管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管:JFET绝缘栅型场效应管:MOS场效应管有两种:7.1.1结型场效应管一、结构N基底：N型半导体P+P+两边是高浓度P+区G栅极S源极D漏极导电沟道图7.1结型场效应管（N沟道）N沟道JFET的符号DGSDGS7.1.1结型场效应管一、结构结型场效应管（P沟道）PN+N+G栅极S源极D漏极P沟道JFET的符号DGSDGS箭头表示栅结（PN结）的方向，从P指向N。7.1.1结型场效应管二、工作原理（以N沟道为例）图7.2JFET共源接法NP+P+GSDNiDRDVGGVDD以源极为公共端，共源接法。GD、GS间均加反向电压，两个PN结均反偏。|UGS|增大，耗尽层变宽，使导电沟道变窄，沟道电阻增大，电流ID减小。UDS=0时二、工作原理（以N沟道为例）图7.2夹断电压NP+P+GSDiDRDVGGVDDUDS=0时P+P+|UGS|继续增大到一定值时UGS(off)（夹断电压）,两个PN结的耗尽层碰到一起，导电沟道被夹断。这时，即使UDS>0V，漏极电流ID=0A。二、工作原理（以N沟道为例）图7.2可变电阻特性和恒流特性|UGS|<|UGS(off)

|且UDS>0时NGSDiDRDVGGVDDP+P+P+P+P+P+UDS从0V开始增加时，漏极电流iD从0随之增加。沟道表现为非线性电阻特性。当UDS大到一定值（UDS-UGS=|UGS(off)

|）时,两个PN结的耗尽层靠漏极侧碰到一起，导电沟道极窄（予夹断）。导电沟道予夹断后，即使UDS再增加，夹断区向下延伸，电流iD也不再增加，呈恒流特性。二、特性曲线图7.3转移特性1.转移特性uGS/V0iD/mAIDSSUGS(off)0iD/mAuGS/VIDSSUGS(off)N沟道JFET转移特性曲线P沟道JFET转移特性曲线夹断电压饱和漏极电流二、特性曲线图7.4漏极特性1.漏极特性uDS/V0iD/mAUGS=0VUDS-UGS=-UGS(off)0iD/mAuDS/VN沟道JFET漏极特性曲线P沟道JFET漏极特性曲线-2.5V-1.5V-1.0V-0.5V-2.0V夹断区恒流区予夹断轨迹UGS=0V1.0V2.0V3.0V4.0V5.0V夹断区恒流区可变电阻区-UDS+UGS=UGS(off)可变电阻区漏极特性三个区域的特点:（2）恒流区（饱和区、放大区）：（3）夹断区：（1）可变电阻区：SGDPN+N+B7.1.2绝缘栅型场效应管一、N沟道增强型MOS管图7.5N沟道增强型MOS管的结构和符号2、符号P型衬底1、结构高掺杂N+区SiO2绝缘层Al电极预先没有导电沟道GSDBSGDPN+N+B3、工作原理图7.6N沟道增强型MOS管工作原理1（1）当UGS=0VGGVDDD-S间相当于两个反接的PN结iD=0对应夹断区3、工作原理图7.6N沟道增强型MOS管工作原理2（2）当UGS>0SGDPN+N+BVGGVDD对应可变电阻区当UGS足够大时（UGS>UGS(th)），形成N型导电沟道。UDS从0V开始增加时，漏极电流iD从0随之增加。沟道表现为非线性电阻特性。感应出电子，形成反型层UGS(th)称为开启电压3、工作原理图7.6N沟道增强型MOS管工作原理3（3）当UGD=UGS(th)时SGDPN+N+BVGGVDD即UDS=UGS－UGS(th)靠近D端的沟道被夹断夹断后，即使UDS继续增加，iD也不再增加，呈恒流特性。3、特性曲线图7.7N沟道增强型MOS管特性（1）转移特性uGS/V0iD/mAUGS(th)开启电压（2）漏极特性uDS/V0iD/mAUGS=6VUDS-UGS=-UGS(th)1V3V4V5V2V夹断区恒流区予夹断轨迹可变电阻区UGS=UGS(th)1.4.2绝缘栅型场效应管二、N沟道耗尽型MOS管图7.8N沟道耗尽型MOS管的结构和符号2、符号1、结构GSDBSGDPN+N+B+++++N型导电沟道正离子绝缘层3、特性曲线图7.9N沟道耗尽型MOS管的特性（1）转移特性uGS/V0iD/mAUGS(off)夹断电压（2）漏极特性uDS/V0iD/mAUGS=0VUDS-UGS=-UGS(off)-3V-1V1V2V-2V夹断区恒流区予夹断轨迹可变电阻区IDSS饱和漏极电流UGS=UGS(off)1.4.2绝缘栅型场效应管三、P沟道增强型MOS管P沟道增强型MOS管的结构和符号2、符号1、结构GSDBVGGVDDDSGNP+P+BN型衬底++++++++预先没有导电沟道3、特性曲线图7.10P沟道增强型MOS管的特性（1）转移特性uGS/V0iD/mA开启电压（2）漏极特性uDS/V0iD/mAUGS=UGS(th)-UDS+UGS=UGS(th)-6V-4V-3V-2V-5V夹断区恒流区予夹断轨迹可变电阻区UGS(th)-1VVDD1.4.2绝缘栅型场效应管四、P沟道耗尽型MOS管P沟道耗尽型MOS管的结构和符号2、符号1、结构GSDBVGGSGDNP+P+B－－－－－++++++++++负离子绝缘层P型导电沟道3、特性曲线图7.11P沟道耗尽型MOS管的特性（1）转移特性uGS/V0iD/mA夹断电压（2）漏极特性uDS/V0iD/mAUGS=0V-UDS+UGS=UGS(off)-1V1V1.5V2V2.5V夹断区恒流区予夹断轨迹可变电阻区UGS(off)UGS=UGS(off)IDSS饱和漏极电流【例7.1.1】图1电路如图1所示，已知JFET的夹断电压UGS(off)=-2V，饱和漏极电流IDSS=2mA，试求漏极电流iD。DGSRGRD+VDDiD解：因为栅极电流为0，故uGS=0。由转移特性可知：iD=IDSS=2mA【思路点拨】先分析管子的栅源电压。该电路实质是一个自偏压恒流源【例7.1.2】图2在图2（a）所示电路中，已知MOS管的漏极特性如图2（b）所示。试分析RD在何范围内MOS工作在恒流区。DGS4VRD+12VID(a)恒流区uDS/V0iD/mAUGS=5VUDS-UGS=-UGS(th)2V4VUGS=UGS(th)3V12(b)【思路点拨】

利用予夹断曲线判断恒流区与可变电阻区。利用开启电压判断是否在夹断区。【例7.1.2】答案解：由图（a）可知：UGS=4V。由图（b）可知：UGS(th)=2V；

UGS=4V时对应的漏极电流ID=1mA。管子在恒流区时要求：UDS>

UGS-UGS(th)=4-2V=2V,即要求：12-IDRD>

2V求得：RD<

10kΩ。7.1.3场效应管的主要参数增强型MOS管而言。当UDS一定时能产生漏极电流ID所需的最小|UGS|。1.开启电压UGS(th)耗尽型MOS管而言。当UDS一定时，使ID=0所需的|UGS|。2.夹断电压UGS(off)耗尽型MOS管而言。当UGS=0时，|UDS|>|UGS(off)|时的漏极电流。3.饱和漏极电流IDSS7.1.3场效应管的主要参数4.直流输入电阻RGS5.低频跨导gm6.漏-源击穿电压U(BR)DS栅-源击穿电压U(BR)GS

7.最大耗散功率PDM7.1.4场效应管的检测与选用一、用指针式万用表对场效应管进行判别

（1）用测电阻法判别结型场效应管的电极

根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。具体方法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极Ｇ。7.1.4场效应管的检测与选用一、用指针式万用表对场效应管进行判别

（1）用测电阻法判别结型场效应管的电极

也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是P沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，即是正向电阻，判定为N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。7.1.4场效应管的检测与选用一、用指针式万用表对场效应管进行判别

（2）用测电阻法判别场效应管的好坏具体方法：首先将万用表置于Ｒ×１０或Ｒ×100档，测量源极Ｓ与漏极Ｄ之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极。然后把万用表置于Ｒ×１０ｋ档，再测栅极Ｇ1与Ｇ2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。7.1.4场效应管的检测与选用/view/f6b27d48be1e650e52ea99bc.html/dianzichangshi/200707155421.html/doc/4295913.html7.1节练习11、增强型P