場效應(yīng)管的應(yīng)用和分類ppt課件

1、第第3章章 場效應(yīng)管及其運用場效應(yīng)管及其運用 3.1 場效應(yīng)管及其運用場效應(yīng)管及其運用 3.2 場效應(yīng)及其放大電路場效應(yīng)及其放大電路3.1 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 場效應(yīng)管按構(gòu)造分為結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵型場效應(yīng)管兩類。 3.1.1結(jié)型場效應(yīng)管 1. 結(jié)型場效應(yīng)管的構(gòu)造及任務(wù)原理 1) 根本構(gòu)造及符號 如圖3.1(a)所示, 在一塊N型硅半導(dǎo)體兩側(cè)制造兩個P型區(qū)域, 構(gòu)成兩個PN結(jié), 把兩個P型區(qū)相連后引出一個電極, 稱為柵極, 用字母G(或g)表示。 dsgd 漏極g 柵極PPN耗盡層s 源極dsg(a)(b)(c) 圖 3.1結(jié)型場效應(yīng)管構(gòu)造與符號圖構(gòu)造; (b) N溝道結(jié)型場效應(yīng)管符號; (c)

2、 P溝道結(jié)型場效應(yīng) 2) 任務(wù)原理 圖3.2表示的是結(jié)型場效應(yīng)管施加偏置電壓后的接線圖。 2 特性曲線 場效應(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, 漏極電流iD與柵源電壓uGS之間的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移特性。 即常數(shù)ufdsuigsD)(3. 1)dgSUDDiDUGGPPuDSuGSNRd圖3.2 N溝道結(jié)型場效應(yīng)管任務(wù)原理 5432101234uDS=12 VuGS/ViD / mAIDSSUGS(off)圖3.3 N溝道結(jié)型場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線 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(of

3、f)uGS0的范圍內(nèi), 漏極電流iD與柵極電 壓uGS的關(guān)系為2)()1 (UuIioffGSGSDSSD(3. 2)常數(shù)ufGSuiDSD)(3. 3)01234524681012141618iD / mAuDS / V夾斷區(qū)可變電阻區(qū)4 V3 V2 V1 V擊穿區(qū)恒流區(qū)(放大區(qū))uDS0 V 圖 3.4 N溝道結(jié)型場效應(yīng)管輸出特性曲線 3.1.2絕緣柵型場效應(yīng)管 1. 加強型絕緣柵場效應(yīng)管的構(gòu)造及任務(wù)原理 1) 構(gòu)造及符號 2) 任務(wù)原理 圖 3.5加強型MOS管構(gòu)造及符號圖 (a) N溝道構(gòu)造圖; (b) N溝道符號; (c) P溝道符號sgdNNP型硅襯底襯底引線gdsgds(a)(b

4、)(c)SiO2gdNNP型硅襯底sUGGUDDiD 圖 3.6 N溝道加強型MOS管任務(wù)原理 3) 特性曲線 1 N溝道加強型絕緣柵場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖3.7(a)所示。 在uGSUGSth時, iD與uGS的關(guān)系可用下式表示: 2)() 1(UuIithGSGSDOD(3. 4) 其中ID0是uGS=2UGSth時的iD值。 2 N溝道加強型絕緣柵場效應(yīng)管的輸出特性曲線 如圖3.7b所示。 4321iD / mA02468uGS / VuDS10 VUGS(th)3 V012345iD / mA6 V5 V4 V3 V24681012141618uDS / V(a)(b) 圖3.7N

5、溝道加強型場效應(yīng)管特性曲線 a 轉(zhuǎn)移特性; b 輸出特性 2. 耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管的構(gòu)造及任務(wù)原理 圖3.8為N溝道耗盡型場效應(yīng)管的構(gòu)造圖。 其構(gòu)造與加強型場效應(yīng)管的構(gòu)造類似, 不同的是這種管子在制造時, 就在二氧化硅絕緣層中摻入了大量的正離子。 sgdNNP型硅襯底襯底引線gdsgds(a)(b)(c) 圖3.8耗盡型MOS管構(gòu)造及符號圖(a) N溝道構(gòu)造圖; b N溝道符號; c P溝道符號 圖3.9N溝道耗盡型場效應(yīng)管特性曲線 a 轉(zhuǎn)移特性; b 輸出特性 5 4 3 2 1024681012uDS= 常數(shù)uGS / ViD / mAUGS(off)IDSS02468101214162

6、 V1 V3 VuGS= 2 V1 V24681012uDS/V(a)(b)iD / mA0 V在uGS UGSoff時, iD與uGS的關(guān)系可用下式表示: 2)()1 (UuIioffGSGSDSSD(3. 5) 3.1.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)及運用本卷須知 1 主要參數(shù) 1 夾斷電壓UGSoff或開啟電壓UGSth 2 飽和漏極電流IDSS 3 漏源擊穿電壓UBRDS 4) 柵源擊穿電壓UBRGS 5 直流輸入電阻RGS 6 最大耗散功率PDM 7 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變化的柵源電壓變化量之比, 稱為跨導(dǎo)或互導(dǎo), 即 常數(shù)uDSdudigGSDm(3.

7、 6) 2 檢測及運用本卷須知 1 檢測 結(jié)型效應(yīng)管可用萬用表判別其管腳和性能的優(yōu)劣。 1 管腳的判別 2 質(zhì)量斷定 2 本卷須知 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, 故會呵斥電壓過高使絕緣層擊穿。 2 有些場效應(yīng)晶體管將襯底引出, 故有4個管腳, 這種管子漏極與源極可互換運用。 3 運用場效應(yīng)管時各極必需加正確的任務(wù)電壓。 4 在運用場效應(yīng)管時, 要留意漏源電壓、 漏源電流及耗散功率等, 不要超越規(guī)定的最大允許值。 3.2 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(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, 將場效應(yīng)管放大電路分成

8、共源、 共漏和共柵三種組態(tài)。 本節(jié)主要引見常用的共源和共漏兩種放大電路。 3.2.1共源放大電路 1. 電路組成及直流偏置 漏極電阻：將漏 極電流轉(zhuǎn)換成漏 極電壓，并影響 放大倍數(shù)Au UDDRdC2RsCs旁路電容：消除Rs對交流信號的衰減源極電阻：利用IDQ在其上的壓降為柵源極提拱偏壓RgC1 柵極電阻：將Rs壓降 加至柵極uiuo圖 3.10 場效應(yīng)管共源放大電路 由于柵極電阻上無直流電流, 因此RIUSDGS (3. 7)RIURRRUUUsDDDgggSGGS212 (3. 8)圖3.11RdC2 UDDuoRsCsRg1Rg3Rg2C1ui Rg1， Rg2：柵極 分壓電阻使柵極獲

9、 得合適的工作電壓 柵極電阻：用來 提高輸入電阻 圖 3.11分壓偏置式共源放大電路 場效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)任務(wù)點可用式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: )(RRIUUsdDQDDDSQ (3. 9) 2. 動態(tài)分析 放大電路的動態(tài)參數(shù)可由微變等效電路求出。 1 場效應(yīng)管的微變等效電路 2 共源放大電路的微變等效電路dgudsidsdsgudsidsgmugsugsugs 圖3.12場效應(yīng)管微變等效電路 1 電壓放大倍數(shù): RguRuguRRiuuALmgsLgsmgsLddiou)/(3. 10)2 輸入電阻: )/(213RRRrgggi(3. 11) 3 輸出電阻: Rrdo(3. 12)Rg1Rg2Rg3riuiugsggmugsRdRLuorods 圖 3.13 共源放大電路的微變等效電