场效应管的问题点解答

场效应管的问题点解答1

场效应管的性能与双极型三极管比较具有哪些特点？答：场效应管是另一种半导体放大器件。在场效应管中只是多子参与导电，故称为单极型三极管；而普通三极管参与导电的，既有多数载流子，又有少数载流子，故称为双极型三极管。由于少数载流子的浓度易受温度的影响，因此，在温度稳定性、低噪声等方面前者优于后者。2．双极型三极管是电流控制器件，通过控制基极电流到达控制输出电流的目的。因此，基极总有一定的电流，故三极管的输人电阻较低；场效应管是电压控制器件，其输出电流决定于栅源极之间的电压，栅极基本上不取电流，因此，它的输入电阻很高，可达109～1014Ω。高输入电阻是场效应管的突出优点。3．场效应管的漏极和源极可以互换，耗尽型绝缘栅管的栅极电压可正可负，灵活性比双极型三极管强。4场效应管和三极管都可以用于放大或作可控开关。但场效应管还可以作为压控电阻使用，可以在微电流、低电压条件下工作。且便于集成。在大规模和超大规模集成电路中应用极为广泛。2

场效应管的伏安特性如何表示？试以N沟道结型场效应管为例，说明场效应管的输出特性曲线与双极型三极管的输出特性有和区别？答：场效应管的伏安特性用输出特性（又称漏极特性）Id=f(Vds)|Vgs=常数和转移特性Id=f(Vgs)|Vds=常数表示。它们都反映了场效应管工作的同一物理过程，转移特性可以直接从输出特性上用作图法�一对应地求出。N沟道结型场效应管的输出特性曲线与双极型三极管的输出特性相比有类似之处，但有区别，详见表1．3．2。3

何为场效应管的开启电压Vt和夹断电压Vp?在图1.3.3(a)和(b)所示场效应管的输出特性曲线上如何确定其值？答：对于增强型绝缘栅型场效应管(MOSFET)，在Vgs=0时不存在导电沟道，只有当Vgs达到开启电压Vt时才有漏极电流Id。因此，在输出特性中，Id大于或等于零（即开始出现Id）时所对应的Vgs值即为开启电压计。一般，N沟道增强型MOSFET的Vt值为正值，P沟道的Vt值为负值。图1．3．3（a）所示为P沟道增强型MOSFET的输出特性曲线，由图可知该管的开启电压Vt=-2V。对于结型场效应管（JFET）和耗尽型绝缘栅型场效应管（MOSFET），当Vgs=0时已存在导电沟道，栅源电压Vgs等于夹断电压Vp时，沟道夹断，漏极电流Id=0。一般N沟道FET的Vp值为负值，而P沟道FET的Vp值为正值。图1．3．3（b）所示为N沟道JFET的输出特性曲线。根据以上分析，Id=0所对应的Vgs值为夹断电压，故Vp＝-5V。由于可变电阻区和饱和区的分界线是预夹断点的轨迹，预夹断时，Vgd=Vp。因此，在输出特性上，用Vds的值来表示预夹断点时，可求得：Vds=Vdg+Vgs=Vgs-Vgd=Vgs-Vp故由预夹断轨迹，也可求得Vp。例如，在图1·3．3（b）中，Vgs=OV那条曲线与预夹断分界线交点所对应的Vds值就是-Vp，即-Vp=5V；而Vgs=-2V那条曲线与预夹断分界线交点所对应的Vds值减去Vgs也是一Vp，可得出-Vp=Vds-Vgs=3V-(-2)V=5V。余此类推。4场效应管有许多类型，它们的输出特性及转移特性各不相同，不同类型的场效应管各极间所加电压极性也不相同，试总结它们的规律。答：场效应管的种类很多，有结型FET、耗尽型MOSFET、增强型MOSFET，每一类型又有P沟道和N沟道之分。各种类型场效应管的符号和特性曲线见表1·3·4（a）。为了保证它们工作在饱和区（即放大区）起放大作用，Vgs和Vds的极性有如下规律。1．Vds值的极性取决于导电沟道的类型凡是N沟道，载流子是电子，欲使电子向漏极漂移运动，Vds必为正值；凡是P沟道，载流子是空穴，欲使空穴向漏极漂移运动，Vds必为负值。2．Vgs值的极性取决于工作方式和导电沟道的类型对于结型场效应管，要求栅源极间加反向偏置电压。如果是N沟道，栅极为P型半导体，为使PN结反偏，要求Vgs≤0；如果是P沟道，要求Vgs≥0。对于绝缘栅型MOSFET，如果是增强型N沟道，为了吸引电子形成N沟道，栅极必须加正电压，即Vgs≥O。如果是耗尽型N沟道，为了排斥沟道中的电子，使沟道变窄，栅极必须加负电压，运用这种方法时要说明几点：首先，在测试场效应管用手捏住栅极时，万用表针可能向右摆动(电阻值减小)，也可能向左摆动(电阻值增加)。这是由于人体感应的交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同(或者工作在饱和区或者在不饱和区)所致，试验表明，多数管的RDS增大，即表针向左摆动;少数管的RDS减小，使表针向右摆动。但无论表针摆动方向如何，只要表针摆动幅度较大，就说明管有较大的放大能力。第二，此方法对MOS场效应管也适用。但要注意，MOS场效应管的输人电阻高，栅极G允许的感应电压不应过高，所以不要直接用手去捏栅极，必须用于握螺丝刀的绝缘柄，用金属杆去碰触栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极，引起栅极击穿。第三，每次测量完毕，应当G-S极间短路一下。这是因为G-S结电容上会充有少量电荷，建立起VGS电压，造成再进行测量时表针可能不动，只有将G-S极间电荷短路放掉才行。(4)用测电阻法判别无标志的场效应管首先用测量电阻的方法找出两个有电阻值的管脚，也就是源极S和漏极D，余下两个脚为第一栅极G1和第二栅极G2。把先用两表笔测的源极S与漏极D之间的电阻值记下来，对调表笔再测量一次，把其测得电阻值记下来，两次测得阻值较大的一次，黑表笔所接的电极为漏极D;红表笔所接的为源极S。用这种方法判别出来的S、D极，还可以用估测其管的放大能力的方法进行验证，即放大能力大的黑表笔所接的是D极;红表笔所接地是8极，两种方法检测结果均应一样。当确定了漏极D、源极S的位置后，按D、S的对应位置装人电路，一般G1、G2也会依次对准位置，这就确定了两个栅极G1、G2的位置，从而就确定了D、S、G1、G2管脚的顺序。(5)用测反向电阻值的变化判断跨导的大小对VMOSN沟道增强型场效应管测量跨导性能时，可用红表笔接源极S、黑表笔接漏极D，这就相当于在源、漏极之间加了一个反向电压。此时栅极是开路的，管的反向电阻值是很不稳定的。将万用表的欧姆档选在R×10kΩ的高阻档，此时表内电压较高。当用手接触栅极G时，会发现管的反向电阻值有明显地变化，其变化越大，说明管的跨导值越高;如果被测管的跨导很小，用此法测时，反向阻值变化不大。二、.场效应管的使用注意事项(1)为了安全使用场效应管，在线路的设计中不能超过管的耗散功率，最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值。(2)各类型场效应管在使用时，都要严格按要求的偏置接人电路中，要遵守场效应管偏置的极性。如结型场效应管栅源漏之间是PN结，N沟道管栅极不能加正偏压;P沟道管栅极不能加负偏压，等等。(3)MOS场效应管由于输人阻抗极高，所以在运输、贮藏中必须将引出脚短路，要用金属屏蔽包装，以防止外来感应电势将栅极击穿。尤其要注意，不能将MOS场效应管放人塑料盒子内，保存时最好放在金属盒内，同时也要注意管的防潮。(4)为了防止场效应管栅极感应击穿，要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都必须有良好的接地;管脚在焊接时，先焊源极;在连入电路之前，管的全部引线端保持互相短接状态，焊接完后才把短接材料去掉;从元器件架上取下管时，应以适当的方式确保人体接地如采用接地环等;当然，如果能采用先进的气热型电烙铁，焊接场效应管是比较方便的，并且确保安全;在未关断电源时，绝对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上安全措施在使用场效应管时必须注意。(录入编辑：电路图网)(5)在安装场效应管时，注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件;为了防管件振动，有必要将管壳体紧固起来;管脚引线在弯曲时，应当大于根部尺寸5毫米处进行，以防止弯断管脚和引起漏气等。对于功