電感線圈入門篇

1、場效應管基本知識場效應管 根據(jù)三極管的原理開發(fā)出的新一代放大元件，有3個極性，柵極，漏極，源極，它的特點是柵極的內(nèi)阻極高，采用二氧化硅材料的可以達到幾百兆歐，屬于電壓控制型器件 1.概念: 場效應晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應管.由多數(shù)載流子參與導電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導體器件. 特點: 具有輸入電阻高（108109）、噪聲小、功耗低、動態(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,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者. 作用: 場效應管可應用于放大.由于場效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容

2、量較小,不必使用電解電容器. 場效應管可以用作電子開關(guān). : 場效應管分結(jié)型、絕緣柵型(MOS)兩大類 按溝道材料:結(jié)型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種. 按導電方式:耗盡型與增強型,結(jié)型場效應管均為耗盡型,絕緣柵型場效應管既有耗盡型的,也有增強型的。 場效應晶體管可分為結(jié)場效應晶體管和MOS場效應晶體管,而MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類.見下圖 : 3.場效應管的主要參數(shù) : Idss 飽和漏源電流.是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中,柵極電壓UGS=0時的漏源電流. Up 夾斷電壓.是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中,使漏源間剛截止時的柵極電壓. Ut 開

3、啟電壓.是指增強型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓. gM 跨導.是表示柵源電壓UGS 對漏極電流ID的控制能力,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值.gM 是衡量場效應管放大能力的重要參數(shù). BVDS 漏源擊穿電壓.是指柵源電壓UGS一定時,場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓.這是一項極限參數(shù),加在場效應管上的工作電壓必須小于BVDS. PDSM 最大耗散功率,也是一項極限參數(shù),是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率.使用時,場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余量. IDSM 最大漏源電流.是一項極限參數(shù),是指場效應管正常工作時,漏源間所允許通過的最

4、大電流.場效應管的工作電流不應超過IDSM 4.結(jié)型場效應管的管腳識別: 判定柵極G:將萬用表撥至R×1k檔,用萬用表的負極任意接一電極,另一只表筆依次去接觸其余的兩個極,測其電阻.若兩次測得的電阻值近似相等,則負表筆所接觸的為柵極,另外兩電極為漏極和源極.漏極和源極互換,若兩次測出的電阻都很大,則為N溝道;若兩次測得的阻值都很小,則為P溝道. 判定源極S、漏極D: 在源-漏之間有一個PN結(jié),因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異,可識別S極與D極.用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻,此時黑表筆的是S極,紅表筆接D極. 5.常效應管與晶體三極

5、管的比較 場效應管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元件.在只允許從信號源取較少電流的情況下,應選用場效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用晶體管. 場效應管是利用多數(shù)載流子導電,所以稱之為單極型器件,而晶體管是即有多數(shù)載流子,也利用少數(shù)載流子導電,被稱之為雙極型器件. 有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比晶體管好. 場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊硅片上,因此場效應管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應用. 一、場效應管的結(jié)構(gòu)原理及特性 場效應管有結(jié)型和絕緣柵兩種結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)又

6、有N溝道和P溝道兩種導電溝道。 1、結(jié)型場效應管（JFET） （1）結(jié)構(gòu)原理 它的結(jié)構(gòu)及符號見圖1。在N型硅棒兩端引出漏極D和源極S兩個電極，又在硅棒的兩側(cè)各做一個P區(qū)，形成兩個PN結(jié)。在P區(qū)引出電極并連接起來，稱為柵極Go這樣就構(gòu)成了N型溝道的場效應管 圖1、N溝道結(jié)構(gòu)型場效應管的結(jié)構(gòu)及符號 由于PN結(jié)中的載流子已經(jīng)耗盡，故PN基本上是不導電的，形成了所謂耗盡區(qū)，從圖1中可見，當漏極電源電壓ED一定時，如果柵極電壓越負，PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚，則漏、源極之間導電的溝道越窄，漏極電流ID就愈??；反之，如果柵極電壓沒有那么負，則溝道變寬，ID變大，所以用柵極電壓EG可以控制漏極電流ID

7、的變化，就是說，場效應管是電壓控制元件。 （2）特性曲線 1）轉(zhuǎn)移特性 圖2（a）給出了N溝道結(jié)型場效應管的柵壓-漏流特性曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線，它和電子管的動態(tài)特性曲線非常相似，當柵極電壓VGS=0時的漏源電流。用IDSS表示。VGS變負時，ID逐漸減小。ID接近于零的柵極電壓稱為夾斷電壓，用VP表示，在0VGSVP的區(qū)段內(nèi)，ID與VGS的關(guān)系可近似表示為： ID=IDSS（1-|VGS/VP|） 其跨導gm為：gm=（ID/VGS）|VDS=常微（微歐）| 式中：ID-漏極電流增量（微安） -VGS-柵源電壓增量（伏） 圖2、結(jié)型場效應管特性曲線 2）漏極特性（輸出特性） 圖2(b)給出了

8、場效應管的漏極特性曲線，它和晶體三極管的輸出特性曲線 很相似。 可變電阻區(qū)（圖中I區(qū)）在I區(qū)里VDS比較小，溝通電阻隨柵壓VGS而改變，故稱為可變電阻區(qū)。當柵壓一定時，溝通電阻為定值，ID隨VDS近似線性增大，當VGSVP時，漏源極間電阻很大（關(guān)斷）。IP=0；當VGS=0時，漏源極間電阻很?。▽ǎ琁D=IDSS。這一特性使場效應管具有開關(guān)作用。 恒流區(qū)（區(qū)中II區(qū)）當漏極電壓VDS繼續(xù)增大到VDS|VP|時，漏極電流，IP達到了飽和值后基本保持不變，這一區(qū)稱為恒流區(qū)或飽和區(qū)，在這里，對于不同的VGS漏極特性曲線近似平行線，即ID與VGS成線性關(guān)系，故又稱線性放大區(qū)。 擊穿區(qū)（圖中區(qū)）如果

9、VDS繼續(xù)增加，以至超過了PN結(jié)所能承受的電壓而被擊穿，漏極電流ID突然增大，若不加限制措施，管子就會燒壞。 2、絕緣柵場效應管 它是由金屬、氧化物和半導體所組成，所以又稱為金屬-氧化物-半導體場效應管，簡稱MOS場效應管。 （1）結(jié)構(gòu)原理 它的結(jié)構(gòu)、電極及符號見圖3所示，以一塊P型薄硅片作為襯底，在它上面擴散兩個高雜質(zhì)的N型區(qū)，作為源極S和漏極D。在硅片表覆蓋一層絕緣物，然后再用金屬鋁引出一個電極G（柵極）由于柵極與其它電極絕緣，所以稱為絕緣柵場面效應管。 圖3、N溝道（耗盡型）絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)及符號 在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子，故在交界面的另一側(cè)能感應出較多的負電荷，這些負電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通，形成了導電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當柵極電壓改變時，溝道內(nèi)被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。 場效應管的式作方式有兩種：當柵壓為零時有較大漏極電流的稱為耗散型，當柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強型。 （2）特性曲線 1）轉(zhuǎn)移特性（柵壓-漏流特性） 圖4（a）給出了N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的轉(zhuǎn)移行性曲線，圖中Vp為夾斷電壓（柵源截止電壓）；IDSS為飽和漏電流