場(chǎng)效應(yīng)管的原理及應(yīng)用

關(guān)于場(chǎng)效應(yīng)管的原理及應(yīng)用第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日3.1場(chǎng)效應(yīng)管

場(chǎng)效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管兩類。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理

1)基本結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖3.1(a)所示,在一塊N型硅半導(dǎo)體兩側(cè)制作兩個(gè)P型區(qū)域,形成兩個(gè)PN結(jié),把兩個(gè)P型區(qū)相連后引出一個(gè)電極,稱為柵極,用字母G(或g)表示。第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)與符號(hào)圖結(jié)構(gòu);(b)N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào);(c)P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)

第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日2)工作原理圖3.2表示的是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管施加偏置電壓后的接線圖。

2．特性曲線場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線分為轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線。

1)轉(zhuǎn)移特性在uDS一定時(shí),漏極電流iD與柵源電壓uGS之間的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移特性。即(3.1)第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3.2N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管工作原理

第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3.3N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

2)輸出特性輸出特性是指柵源電壓uGS一定,漏極電流iD與漏極電壓uDS之間的關(guān)系,即

在UGS(off)≤uGS≤0的范圍內(nèi),漏極電流iD與柵極電壓uGS的關(guān)系為(3.2)(3.3)第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.4N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管

1.增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理

1)結(jié)構(gòu)及符號(hào)

2)工作原理

圖3.5增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)及符號(hào)圖

(a)N溝道結(jié)構(gòu)圖;(b)N溝道符號(hào);(c)P溝道符號(hào)第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.6N溝道增強(qiáng)型MOS管工作原理第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

3)特性曲線（1）N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖3.7(a)所示。在uGS≥UGS（th）時(shí),iD與uGS的關(guān)系可用下式表示:

(3.4)

其中ID0是uGS=2UGS（th）時(shí)的iD值。（2）N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖3.7（b）所示。第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.7N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線（a）轉(zhuǎn)移特性;（b）輸出特性第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

2.耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及工作原理圖3.8為N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)圖。其結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)相似,不同的是這種管子在制造時(shí),就在二氧化硅絕緣層中摻入了大量的正離子。第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.8耗盡型MOS管結(jié)構(gòu)及符號(hào)圖(a)N溝道結(jié)構(gòu)圖;（b）N溝道符號(hào);（c）P溝道符號(hào)

第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.9N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線（a）轉(zhuǎn)移特性;（b）輸出特性

在uGS≥UGS（off）時(shí),iD與uGS的關(guān)系可用下式表示:(3.5)第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)及使用注意事項(xiàng)

1．主要參數(shù)

1）夾斷電壓UGS（off）或開(kāi)啟電壓UGS（th）2）飽和漏極電流IDSS3）漏源擊穿電壓U（BR）DS4)柵源擊穿電壓U（BR）GS5）直流輸入電阻RGS6）最大耗散功率PDM7）跨導(dǎo)gm

在uDS為定值的條件下,漏極電流變化量與引起這個(gè)變化的柵源電壓變化量之比,稱為跨導(dǎo)或互導(dǎo),即

(3.6)第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

2．檢測(cè)及使用注意事項(xiàng)

1）檢測(cè)

結(jié)型效應(yīng)管可用萬(wàn)用表判別其管腳和性能的優(yōu)劣。（1）管腳的判別（2）質(zhì)量判定

2）注意事項(xiàng)（1）MOS管柵、源極之間的電阻很高,使得柵極的感應(yīng)電荷不易泄放,因極間電容很小,故會(huì)造成電壓過(guò)高使絕緣層擊穿。（2）有些場(chǎng)效應(yīng)晶體管將襯底引出,故有4個(gè)管腳,這種管子漏極與源極可互換使用。（3）使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)各極必須加正確的工作電壓。第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

（4）在使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),要注意漏源電壓、漏源電流及耗散功率等,不要超過(guò)規(guī)定的最大允許值。

第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日3.2場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路

與三極管一樣,根據(jù)輸入、輸出回路公共端選擇不同,將場(chǎng)效應(yīng)管放大電路分成共源、共漏和共柵三種組態(tài)。本節(jié)主要介紹常用的共源和共漏兩種放大電路。

共源放大電路

1.電路組成及直流偏置

第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3.10場(chǎng)效應(yīng)管共源放大電路第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

由于柵極電阻上無(wú)直流電流,因而(3.7)(3.8)第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.11分壓偏置式共源放大電路第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可用式（3.4）或式（3.5）與式（3.7）或式（3.8）聯(lián)立求出UGSQ和IDQ,漏源電壓UDSQ由下式求得:(3.9)

2.動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)可由微變等效電路求出。

1）場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路

2）共源放大電路的微變等效電路第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖3.12場(chǎng)效應(yīng)管微變等效電路第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

（