場(chǎng)效應(yīng)管自學(xué)報(bào)告

場(chǎng)效應(yīng)管及其電路自學(xué)報(bào)告一、簡(jiǎn)介1、 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FieldEffectTransistor)簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。2、 場(chǎng)效應(yīng)晶體管的分類二、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)：N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(NMOS管):結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號(hào)：輸出特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線工作原理:當(dāng)UGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的PN結(jié)，無(wú)論UDS之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流ID,即IDF當(dāng)UGS較小時(shí)，雖然在P型襯底表面形成一層耗盡層，但負(fù)離子不能導(dǎo)電。當(dāng)UGS=UT時(shí)，在P型襯底表面形成一層電子層，形成N型導(dǎo)電溝道在UDS的作用下形成ID。當(dāng)UGS>UT時(shí)，溝道加厚，溝道電阻減少，在相同UDS的作用下ID將進(jìn)一步增加。特性曲線:/口/mA八可變電阻區(qū) 擊穿區(qū)TUGS=obA.輸出特性曲線:可變電阻區(qū)：在Uds較小靠近輸出特性曲線的縱軸處，id幾乎隨Uds線性增加。（2） 恒流區(qū)：只受Ugs的控制而幾乎與無(wú)關(guān)，具有恒流特點(diǎn)，放大狀態(tài)的場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)。（3） 擊穿區(qū)：當(dāng)Uds增大到某值時(shí)，柵源間發(fā)生反向擊穿，id急劇增加，如不加限制，會(huì)造成管子擊穿。B.轉(zhuǎn)移特性曲線：當(dāng)ugs=0時(shí)，id很小，近似為零。當(dāng)Ugs足夠大時(shí)，才能形成導(dǎo)通溝道使管子導(dǎo)通。N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管：3.P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（PMOS管）:DDGSP溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管:DDGS5、 場(chǎng)效應(yīng)管主要參數(shù)（1） 直流參數(shù)飽和漏極電流IDSS它可定義為：當(dāng)柵、源極之間的電壓等于零，而漏、源極之間的電壓大于夾斷電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的漏極電流。夾斷電壓UP它可定義為：當(dāng)UDS一定時(shí)，使ID減小到一個(gè)微小的電流時(shí)所需的UGS。開啟電壓UT它可定義為：當(dāng)UDS一定時(shí)，使ID到達(dá)某一個(gè)數(shù)值時(shí)所需的UGS。（2） 交流參數(shù)低頻跨導(dǎo)gm它是描述柵、源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。極間電容場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)電極之間的電容，它的值越小表示管子的性能越好。（3） 極限參數(shù)漏、源擊穿電壓當(dāng)漏極電流急劇上升時(shí)，產(chǎn)生雪崩擊穿時(shí)的UDS。柵極擊穿電壓結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，柵、源極之間的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，若電流過高，則產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象。6、 場(chǎng)效應(yīng)管主要作用（1） .場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。（2） .場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。（3）.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。.場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路:共源極放大電路:A.靜態(tài)分析：y-Rg2uG1 G2UGS-匕一化4=Udd《(Rd+Rs)B.動(dòng)態(tài)分析： ig-—^~mugsU就-gUrAu=-gmRLr就R+(R//R)iG G1G2r就R微變等效電路：

2.共漏極放大電路:A.靜態(tài)分析:B.動(dòng)態(tài)分析：UrgU(R’ll七)U=U+gU(RIIR)―u!=L"〃R，.1uU1+g(Rs^RL)微變等效電路：四、場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用1、 電阻法測(cè)電極根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的PN結(jié)正、反向電阻值不一樣的現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的三個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管電極。具體方法：將萬(wàn)用表?yè)茉赗X1k檔上，任選兩個(gè)電極，分別測(cè)出其正、反向電阻值。當(dāng)某兩個(gè)電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時(shí)，則該兩個(gè)電極分別是漏極D和源極S。因?yàn)閷?duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極G。也可以將萬(wàn)用表的黑表筆（紅表筆也行）任意接觸一個(gè)電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個(gè)電極，測(cè)其電阻值。當(dāng)出現(xiàn)兩次測(cè)得的電阻值近似相等時(shí)，則黑表筆所接觸的電極為柵極，其余兩電極分別為漏極和源極。若兩次測(cè)出的電阻值均很大，說明是PN結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極；若兩次測(cè)出的電阻值均很小，說明是正向PN結(jié)，即是正向電阻，判定為P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。若不出現(xiàn)上述情況，可以調(diào)換黑、紅表筆按上述方法進(jìn)行測(cè)試，直到判別出柵極為止。2、 電阻法測(cè)好壞測(cè)電阻法是用萬(wàn)用表測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管的源極與漏極、柵極與源極、柵極與漏極、柵極G1與柵極G2之間的電阻值同場(chǎng)效應(yīng)管手冊(cè)標(biāo)明的電阻值是否相符去判別管的好壞。具體方法：首先將萬(wàn)用表置于RX10或RX100檔，測(cè)量源極S與漏極D之間的電阻，通常在幾十歐到幾千歐范圍（在手冊(cè)中可知，各種不同型號(hào)的管，其電阻值是各不相同的），如果測(cè)得阻值大于正常值，可能是由于內(nèi)部接觸不良；如果測(cè)得阻值是無(wú)窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬(wàn)用表置于RX10k檔，再測(cè)柵極G1與G2之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當(dāng)測(cè)得其各項(xiàng)電阻值均為無(wú)窮大，則說明管是正常的；若測(cè)得上述各阻值太小或?yàn)橥?，則說明管是壞的。要注意，若兩個(gè)柵極在管內(nèi)斷極，可用元件代換法進(jìn)行檢測(cè)。3、 測(cè)放大能力用感應(yīng)信號(hào)法具體方法：用萬(wàn)用表電阻的RX100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，給場(chǎng)效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓，此時(shí)表針指示出的漏源極間的電阻值。然后用手捏住結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極G，將人體的感應(yīng)電壓信號(hào)加到柵極上。這樣，由于管的放大作用，漏源電壓VDS和漏極電流Ib都要發(fā)生變化，也就是漏源極間電阻發(fā)生了變化，由此可以觀察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極表針擺動(dòng)較小，說明管的放大能力較差；表針擺動(dòng)較大，表明管的放大能力大；若表針不動(dòng)，說明管是壞的。4、 無(wú)標(biāo)示管的判別首先用測(cè)量電阻的方法找出兩個(gè)有電阻值的管腳，也就是源極S和漏極D，余下 兩個(gè)腳為第一柵極G1和第二柵極G2。把先用兩表筆測(cè)的源極S與漏極D之間的電阻值記下來，對(duì)調(diào)表筆再測(cè)量一次，把其測(cè)得電阻值記下來，兩次測(cè)得阻值較大的一次，黑表筆所接的電極為漏極D；紅表筆所接的為源極S。用這種方法判別出來的S、D極，還可以用估測(cè)其管的放大能力的方法進(jìn)行驗(yàn)證，即放大能力大的黑表筆所接的是D極；紅表筆所接地是8極，兩種方法檢測(cè)結(jié)果均應(yīng)一樣。當(dāng)確定了漏極D、源極S的位置后，按D、S的對(duì)應(yīng)位置裝人電路，一般G1、G2也會(huì)依次對(duì)準(zhǔn)位置，這就確定了兩個(gè)柵極G1、G2的位置，從而就確定了D、S、G1、G2管腳的順序。5、 判斷跨導(dǎo)的大小測(cè)反向電阻值的變化判斷跨導(dǎo)的大小.對(duì)VMOSV溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)量跨導(dǎo)性能時(shí)，可用紅表筆接源極S、黑表筆接漏極D，這就相當(dāng)于在源、漏極之間加了一個(gè)反向電壓。此時(shí)柵極是開路的，管的反向電阻值是很不穩(wěn)定的。將萬(wàn)用表的歐姆檔選在RX10kQ的高阻檔，此時(shí)表內(nèi)電壓較高。當(dāng)用手接觸柵極G時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)管的反向電阻值有明顯地變化，其變化越大，說明管的跨導(dǎo)值越高；如果被測(cè)管的跨導(dǎo)很小，用此法測(cè)時(shí)，反向阻值變化不大。6、 結(jié)型場(chǎng)管腳識(shí)別場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于Rx1k檔，用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚€(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KQ時(shí)，則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。7、 判定柵極用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極，紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很小，說明均是正向電阻，該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。五、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管在電氣特性方面的主要區(qū)別1：場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，管子的導(dǎo)電情況取決于柵極電壓的高低。晶體管是電流控制器件，管子的導(dǎo)電情況取決于基極電流的大小。2：場(chǎng)效應(yīng)管漏源靜態(tài)伏安特性以柵極電壓UGS為參