場效應(yīng)管的問題點(diǎn)解答

場效應(yīng)管的問題點(diǎn)解答1

場效應(yīng)管的性能與雙極型三極管比較具有哪些特點(diǎn)？答：場效應(yīng)管是另一種半導(dǎo)體放大器件。在場效應(yīng)管中只是多子參與導(dǎo)電，故稱為單極型三極管；而普通三極管參與導(dǎo)電的，既有多數(shù)載流子，又有少數(shù)載流子，故稱為雙極型三極管。由于少數(shù)載流子的濃度易受溫度的影響，因此，在溫度穩(wěn)定性、低噪聲等方面前者優(yōu)于后者。2．雙極型三極管是電流控制器件，通過控制基極電流到達(dá)控制輸出電流的目的。因此，基極總有一定的電流，故三極管的輸人電阻較低；場效應(yīng)管是電壓控制器件，其輸出電流決定于柵源極之間的電壓，柵極基本上不取電流，因此，它的輸入電阻很高，可達(dá)109～1014Ω。高輸入電阻是場效應(yīng)管的突出優(yōu)點(diǎn)。3．場效應(yīng)管的漏極和源極可以互換，耗盡型絕緣柵管的柵極電壓可正可負(fù)，靈活性比雙極型三極管強(qiáng)。4場效應(yīng)管和三極管都可以用于放大或作可控開關(guān)。但場效應(yīng)管還可以作為壓控電阻使用，可以在微電流、低電壓條件下工作。且便于集成。在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中應(yīng)用極為廣泛。2

場效應(yīng)管的伏安特性如何表示？試以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例，說明場效應(yīng)管的輸出特性曲線與雙極型三極管的輸出特性有和區(qū)別？答：場效應(yīng)管的伏安特性用輸出特性（又稱漏極特性）Id=f(Vds)|Vgs=常數(shù)和轉(zhuǎn)移特性Id=f(Vgs)|Vds=常數(shù)表示。它們都反映了場效應(yīng)管工作的同一物理過程，轉(zhuǎn)移特性可以直接從輸出特性上用作圖法�一對(duì)應(yīng)地求出。N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性曲線與雙極型三極管的輸出特性相比有類似之處，但有區(qū)別，詳見表1．3．2。3

何為場效應(yīng)管的開啟電壓Vt和夾斷電壓Vp?在圖1.3.3(a)和(b)所示場效應(yīng)管的輸出特性曲線上如何確定其值？答：對(duì)于增強(qiáng)型絕緣柵型場效應(yīng)管(MOSFET)，在Vgs=0時(shí)不存在導(dǎo)電溝道，只有當(dāng)Vgs達(dá)到開啟電壓Vt時(shí)才有漏極電流Id。因此，在輸出特性中，Id大于或等于零（即開始出現(xiàn)Id）時(shí)所對(duì)應(yīng)的Vgs值即為開啟電壓計(jì)。一般，N溝道增強(qiáng)型MOSFET的Vt值為正值，P溝道的Vt值為負(fù)值。圖1．3．3（a）所示為P溝道增強(qiáng)型MOSFET的輸出特性曲線，由圖可知該管的開啟電壓Vt=-2V。對(duì)于結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和耗盡型絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET），當(dāng)Vgs=0時(shí)已存在導(dǎo)電溝道，柵源電壓Vgs等于夾斷電壓Vp時(shí)，溝道夾斷，漏極電流Id=0。一般N溝道FET的Vp值為負(fù)值，而P溝道FET的Vp值為正值。圖1．3．3（b）所示為N溝道JFET的輸出特性曲線。根據(jù)以上分析，Id=0所對(duì)應(yīng)的Vgs值為夾斷電壓，故Vp＝-5V。由于可變電阻區(qū)和飽和區(qū)的分界線是預(yù)夾斷點(diǎn)的軌跡，預(yù)夾斷時(shí)，Vgd=Vp。因此，在輸出特性上，用Vds的值來表示預(yù)夾斷點(diǎn)時(shí)，可求得：Vds=Vdg+Vgs=Vgs-Vgd=Vgs-Vp故由預(yù)夾斷軌跡，也可求得Vp。例如，在圖1·3．3（b）中，Vgs=OV那條曲線與預(yù)夾斷分界線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Vds值就是-Vp，即-Vp=5V；而Vgs=-2V那條曲線與預(yù)夾斷分界線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Vds值減去Vgs也是一Vp，可得出-Vp=Vds-Vgs=3V-(-2)V=5V。余此類推。4場效應(yīng)管有許多類型，它們的輸出特性及轉(zhuǎn)移特性各不相同，不同類型的場效應(yīng)管各極間所加電壓極性也不相同，試總結(jié)它們的規(guī)律。答：場效應(yīng)管的種類很多，有結(jié)型FET、耗盡型MOSFET、增強(qiáng)型MOSFET，每一類型又有P溝道和N溝道之分。各種類型場效應(yīng)管的符號(hào)和特性曲線見表1·3·4（a）。為了保證它們工作在飽和區(qū)（即放大區(qū)）起放大作用，Vgs和Vds的極性有如下規(guī)律。1．Vds值的極性取決于導(dǎo)電溝道的類型凡是N溝道，載流子是電子，欲使電子向漏極漂移運(yùn)動(dòng)，Vds必為正值；凡是P溝道，載流子是空穴，欲使空穴向漏極漂移運(yùn)動(dòng)，Vds必為負(fù)值。2．Vgs值的極性取決于工作方式和導(dǎo)電溝道的類型對(duì)于結(jié)型場效應(yīng)管，要求柵源極間加反向偏置電壓。如果是N溝道，柵極為P型半導(dǎo)體，為使PN結(jié)反偏，要求Vgs≤0；如果是P溝道，要求Vgs≥0。對(duì)于絕緣柵型MOSFET，如果是增強(qiáng)型N溝道，為了吸引電子形成N溝道，柵極必須加正電壓，即Vgs≥O。如果是耗盡型N溝道，為了排斥溝道中的電子，使溝道變窄，柵極必須加負(fù)電壓，運(yùn)用這種方法時(shí)要說明幾點(diǎn)：首先，在測試場效應(yīng)管用手捏住柵極時(shí)，萬用表針可能向右擺動(dòng)(電阻值減小)，也可能向左擺動(dòng)(電阻值增加)。這是由于人體感應(yīng)的交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同(或者工作在飽和區(qū)或者在不飽和區(qū))所致，試驗(yàn)表明，多數(shù)管的RDS增大，即表針向左擺動(dòng);少數(shù)管的RDS減小，使表針向右擺動(dòng)。但無論表針擺動(dòng)方向如何，只要表針擺動(dòng)幅度較大，就說明管有較大的放大能力。第二，此方法對(duì)MOS場效應(yīng)管也適用。但要注意，MOS場效應(yīng)管的輸人電阻高，柵極G允許的感應(yīng)電壓不應(yīng)過高，所以不要直接用手去捏柵極，必須用于握螺絲刀的絕緣柄，用金屬桿去碰觸柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極，引起柵極擊穿。第三，每次測量完畢，應(yīng)當(dāng)G-S極間短路一下。這是因?yàn)镚-S結(jié)電容上會(huì)充有少量電荷，建立起VGS電壓，造成再進(jìn)行測量時(shí)表針可能不動(dòng)，只有將G-S極間電荷短路放掉才行。(4)用測電阻法判別無標(biāo)志的場效應(yīng)管首先用測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)表筆再測量一次，把其測得電阻值記下來，兩次測得阻值較大的一次，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)用測反向電阻值的變化判斷跨導(dǎo)的大小對(duì)VMOSN溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管測量跨導(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。將萬用表的歐姆檔選在R×10kΩ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;如果被測管的跨導(dǎo)很小，用此法測時(shí)，反向阻值變化不大。二、.場效應(yīng)管的使用注意事項(xiàng)(1)為了安全使用場效應(yīng)管，在線路的設(shè)計(jì)中不能超過管的耗散功率，最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。(2)各類型場效應(yīng)管在使用時(shí)，都要嚴(yán)格按要求的偏置接人電路中，要遵守場效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場效應(yīng)管柵源漏之間是PN結(jié)，N溝道管柵極不能加正偏壓;P溝道管柵極不能加負(fù)偏壓，等等。(3)MOS場效應(yīng)管由于輸人阻抗極高，所以在運(yùn)輸、貯藏中必須將引出腳短路，要用金屬屏蔽包裝，以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應(yīng)管放人塑料盒子內(nèi)，保存時(shí)最好放在金屬盒內(nèi)，同時(shí)也要注意管的防潮。(4)為了防止場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測試儀器、工作臺(tái)、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地;管腳在焊接時(shí)，先焊源極;在連入電路之前，管的全部引線端保持互相短接狀態(tài)，焊接完后才把短接材料去掉;從元器件架上取下管時(shí)，應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等;當(dāng)然，如果能采用先進(jìn)的氣熱型電烙鐵，焊接場效應(yīng)管是比較方便的，并且確保安全;在未關(guān)斷電源時(shí)，絕對(duì)不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用場效應(yīng)管時(shí)必須注意。(錄入編輯：電路圖網(wǎng))(5)在安裝場效應(yīng)管時(shí)，注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件;為了防管件振動(dòng)，有必要將管殼體緊固起來;管腳引線在彎曲時(shí)，應(yīng)當(dāng)大于根部尺寸5毫米處進(jìn)行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。對(duì)于功