学习情境场效应管的识别与检测

学习情境场效应管的识别与检测第1页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1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。第2页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1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。第3页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1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:第4页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.1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DGSDGS第5页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.1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。第6页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.1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时第7页，共31页，2023年，2月20日，星期四二、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。第8页，共31页，2023年，2月20日，星期四二、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。第9页，共31页，2023年，2月20日，星期四二、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第10页，共31页，2023年，2月20日，星期四二、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)可变电阻区第11页，共31页，2023年，2月20日，星期四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：第12页，共31页，2023年，2月20日，星期四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GSDB第13页，共31页，2023年，2月20日，星期四SGDPN+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对应夹断区第14页，共31页，2023年，2月20日，星期四3、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)称为开启电压第15页，共31页，2023年，2月20日，星期四3、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。第16页，共31页，2023年，2月20日，星期四3、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)第17页，共31页，2023年，2月20日，星期四1.4.2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第18页，共31页，2023年，2月20日，星期四3、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)第19页，共31页，2023年，2月20日，星期四1.4.2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++++++++预先没有导电沟道第20页，共31页，2023年，2月20日，星期四3、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)-1V第21页，共31页，2023年，2月20日，星期四VDD1.4.2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型导电沟道第22页，共31页，2023年，2月20日，星期四3、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饱和漏极电流第23页，共31页，2023年，2月20日，星期四【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第24页，共31页，2023年，2月20日，星期四【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。第25页，共31页，2023年，2月20日，星期四【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。第26页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.3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IDSS第27页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.3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PDM第28页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.4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

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。第29页，共31页，2023年，2月20日，星期四7.1.4场效应管的检测与选用一、用指针