淺析結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道類(lèi)型和工作區(qū)類(lèi)型的判別規(guī)則

1、淺析結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道類(lèi)型和工作區(qū)類(lèi)型的判別規(guī)那么摘 要：模擬電子技術(shù)根底是電氣類(lèi)、自動(dòng)化類(lèi)、電子通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)根底課，在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生普遍反映場(chǎng)效應(yīng)管這局部知識(shí)比較難學(xué)，根據(jù)多年的教學(xué)積累，筆者歸納總結(jié)了結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道類(lèi)型和工作區(qū)域的判別規(guī)那么。根據(jù)已給的開(kāi)啟電壓或夾斷電壓，還有柵極、漏極和源極電壓，通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)和輸出特性曲線(xiàn)，即可得到判別結(jié)果。實(shí)踐證明，該判決規(guī)那么行之有效，解決了學(xué)生學(xué)習(xí)中的難題。關(guān)鍵詞：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 溝道類(lèi)型 工作區(qū)類(lèi)型 判別規(guī)那么中圖分類(lèi)號(hào)：TN386     

2、                    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A                   文章編號(hào)：1672-3791202101a-0059-04AnalysisontheDiscriminationoft

3、heChannelTypeandWorkingAreaTypeoftheJunctionFieldEffectTransistorCHUGuangqian1* CAOYan21.DepartmentofSignalandControl，SchoolofRailTraffic，ShandongJiaotongUniversity，Jinan，ShandongProvince，250357China;2.ShandongBaolihaoMedicalEquipmentCo.，Ltd.QualityDepartment，      

4、;   Jinan，ShandongProvince，262200ChinaAbstract：TheFoundationofAnalogElectronicTechnologyisaprofessionalbasiccourseforelectrical，automation，andelectroniccommunicationmajors.Duringtheteachingprocess，studentsgenerallyreportthattheknowledgeoffieldeffecttransistorsisdifficulttolearn.basedo

5、nyearsofteachingaccumulation，theauthorsummarizesthedistinguishrulesofthejunctionfieldeffecttransistorforchanneltypeandworkingareatype.Accordingtothegiventurn-onvoltageorpinch-offvoltage，aswellasthegate，drainandsourcevoltages，throughthetransfercharacteristiccurveandoutputcharacteristiccurveofthefield

6、effecttransistor，thejudgmentresultcanbeobtained.Practicehasprovedthatthejudgmentruleiseffectiveanditsolvestheproblemsinstudents'learning.KeyWords：Junctionfieldeffecttransistor;Channeltype;Workingareatype;Judgmentrule場(chǎng)效應(yīng)管是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。由于它僅靠半導(dǎo)體中的的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱(chēng)單極型晶體管。場(chǎng)效晶體管是一種較新型的半導(dǎo)體器件，

7、其外形與雙極型晶體管相似，兩者的控制特性截然不同【1】。雙極型晶體管是電流控制器件，通過(guò)控制基極電流到達(dá)控制集電極電流或發(fā)射極性電流的目的，信號(hào)源必須提供一定的電流才能工作。它的輸入電阻較低。場(chǎng)效晶體管那么是電壓控制器件，它的輸出電流決定于輸入端電壓的大小，根本上不需要信號(hào)源提供電流，輸入電阻很高，這是它的突出特點(diǎn)，另外，場(chǎng)效晶體管還具有其他優(yōu)點(diǎn)。場(chǎng)效應(yīng)管不但具備雙極型晶體管體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，而且輸入回路的內(nèi)阻高，高達(dá)，噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)，且比雙極型晶體管耗電省。場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵型兩種不同的結(jié)構(gòu)，這里僅研究結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道類(lèi)型和工作區(qū)域的判別。1 結(jié)

8、型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。在圖1a中，是在一塊N型半導(dǎo)體上制作兩個(gè)高摻雜的P區(qū)，并將它們連接在一起，所引出的電極稱(chēng)為柵極g，N型半導(dǎo)體的兩端分別引出兩個(gè)電極，一個(gè)稱(chēng)為漏極d，一個(gè)稱(chēng)為源極s。P區(qū)與N區(qū)交界面形成耗盡層，漏極與源極間的非耗盡層稱(chēng)為導(dǎo)電溝道【2】。這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。按照類(lèi)似的方法可以制成P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，如圖1b所示。圖2是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管N溝道和P溝道電路符號(hào)圖，從圖2可以看出，箭頭流向場(chǎng)效應(yīng)管是N溝道，箭頭流出場(chǎng)效應(yīng)管是P溝道【3】。2 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)圖3描述的是N溝道和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)。轉(zhuǎn)移特性

9、曲線(xiàn)描述當(dāng)漏-源電壓UDS為常量時(shí)，漏極電流iD與柵-源電壓uGS之間的函數(shù)關(guān)系【4】，即。從圖3可以看出結(jié)型N溝道轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)在第二象限，曲線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)在橫軸的負(fù)半軸，因此夾斷電壓小于零，即;結(jié)型P溝道轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)在第四象限，曲線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)在橫軸的正半軸，因此夾斷電壓大于零【5】，即。3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線(xiàn)描述的是：當(dāng)柵-源電壓uDS為常數(shù)時(shí)，漏極電流iD與漏-源電壓uDS之間的函數(shù)關(guān)系，即。對(duì)應(yīng)于一個(gè)uGS，就有一條曲線(xiàn)，因此，輸出特性為一族曲線(xiàn)【6】。圖4描述的是N溝道和P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線(xiàn)，從圖4可以看出結(jié)型N溝道輸出特性曲線(xiàn)在第一象限

10、，uDS>0;結(jié)型P溝道輸出特性曲線(xiàn)在第三象限，uDS4 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管工作區(qū)以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例從結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線(xiàn)可以看出，場(chǎng)效應(yīng)管有3個(gè)工作區(qū)域和1個(gè)非工作區(qū)域擊穿區(qū)【7】。1可變電阻區(qū)也稱(chēng)非飽和區(qū)：輸出特性曲線(xiàn)中靠近縱軸的虛線(xiàn)為予夾斷軌跡，它是各條曲線(xiàn)上預(yù)夾斷電壓點(diǎn)連接而成的平滑曲線(xiàn)。uGS越大，予夾斷時(shí)的uDS值也越大。予夾斷軌道的左邊區(qū)域?yàn)榭勺冸娮鑵^(qū)，該區(qū)域中的曲線(xiàn)近似為不同斜率的直線(xiàn)，當(dāng)uGS確定時(shí)，直線(xiàn)的斜率也唯一地被確定。2恒流區(qū)也稱(chēng)飽和區(qū)：輸出特性曲線(xiàn)中予夾斷軌跡右邊區(qū)域，擊穿區(qū)左邊的區(qū)域?yàn)楹懔鲄^(qū)，各曲線(xiàn)近似為一族橫軸的平行線(xiàn)。3夾斷區(qū)也稱(chēng)截

11、止區(qū)：當(dāng)時(shí)，導(dǎo)電溝道被夾斷，即輸出特性曲線(xiàn)中靠近橫軸的局部，稱(chēng)為夾斷區(qū)。4當(dāng)uDS增大到一定程度時(shí)，漏極電流會(huì)驟然增大，管子將被擊穿，形成擊穿區(qū)。5 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道類(lèi)型和工作區(qū)域的判別5.1二結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的必要條件從結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線(xiàn)可以看出8：N溝道輸出特性曲線(xiàn)在第一象限，因此，uDS>0;P溝道輸出特性曲線(xiàn)在第三象限，因此，uDS0;P溝道，UGS>0和uDS5.2結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管工作狀態(tài)的判別步驟步驟1：觀察轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，根據(jù)夾斷電壓判斷溝道類(lèi)型。如果夾斷電壓小于零，那么為結(jié)型N溝道;如果夾斷電壓大于零，那么為結(jié)型P溝道。步驟2：觀察轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，

12、判斷工作在截止區(qū)或非截至止區(qū)。計(jì)算UGS，對(duì)于N溝道，如果UGS小于夾斷電壓，那么工作在截止區(qū)，如果UGS大于夾斷電壓，那么工作在非截止區(qū);對(duì)于P溝道，如果UGS大于夾斷電壓，那么工作在截止區(qū)，如果UGS小于夾斷電壓，那么工作在非截止區(qū)。步驟3：觀察輸出特性曲線(xiàn)，判斷工作在恒流區(qū)或可變電阻區(qū)。計(jì)算予夾斷電壓和uDS。對(duì)于N溝道，如果uDS大于予夾斷電壓，那么工作在恒流區(qū)，否那么工作在可變電阻區(qū);對(duì)于P溝道，如果uDS大于予夾斷電壓，那么工作在可變電阻區(qū)，否那么工作在恒流區(qū)。步驟4：結(jié)論。5.3舉例結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電壓參數(shù)如下：T1：UGSoff=3V，UG=3V，Us=3V，UD=-10V;T2

13、：UGSoff=-3V，UG=-1V，Us=3V，UD=10V。試判斷各結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的溝道類(lèi)型和工作區(qū)類(lèi)型9。解：對(duì)于T1管：根據(jù)上面的判別規(guī)那么步驟有：1T1管UGSoff=3V，故T1管是結(jié)型P溝道;2又，所以T1管工作在非截止區(qū);又予夾斷電壓，而，所以T1管工作在恒流區(qū);結(jié)論：綜上所述，該結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管是P溝道，工作在恒流區(qū)。對(duì)于T2管：根據(jù)上面的判別規(guī)那么步驟有：T2管UGSoff=-3V故T2管是結(jié)型N溝道;，所以T2管工作在截止區(qū);結(jié)論：綜上所述，該結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管是N溝道，工作在截止區(qū)。6 結(jié)語(yǔ)模擬電子技術(shù)根底課是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生一門(mén)非常重要的根底課，它與電路、數(shù)字電子技術(shù)共同構(gòu)

14、成了硬件根底模塊。學(xué)好模擬電子技術(shù)根底課，對(duì)電子、通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生是至關(guān)重要的。本文分析了結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道類(lèi)型和工作區(qū)類(lèi)型的判別，對(duì)這局部知識(shí)的學(xué)習(xí)起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。參考文獻(xiàn)【1】 康華光，電子技術(shù)根底模擬局部M，第五版，北京，高等教育出版社?！?】 童詩(shī)白，華成英主編，模擬電子技術(shù)根底M，第五版，北京，高等教育出版社。【3】 田啟澤，C3N納米帶場(chǎng)效應(yīng)管設(shè)計(jì)及性能分析，碩士論文，南京理工大學(xué)，2021.12。【4】 顏宇，黑磷場(chǎng)效應(yīng)管輸運(yùn)特性及其對(duì)構(gòu)建電路的影響，碩士論文，南京郵電大學(xué)，2021.4?！?】 高宇，基于MoS2的1D/2D結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)筑和性能研究，碩士論文，華中科技大學(xué)，