场效应管自学报告.docx

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场效应管自学报告

场效应管及其电路自学报告

一、简介

1、场效应管

场效应晶体管（FieldEffectTransistor）简称场效应管。

由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。

它属于电压控制型半导体器件。

具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

2、场效应晶体管的分类

二、绝缘栅场效应管（MOS管）：

1．N沟道增强型绝缘栅场效应管（NMOS管）：

（1）结构示意图及电路符号：

（2）工作原理：

A.当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论UDS之间加上电压不会在D、S间形成电流ID,即ID≈0.

B.当UGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。

C.当UGS=UT时,在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道在UDS的作用下形成ID。

D．当UGS>UT时,沟道加厚，沟道电阻减少，在相同UDS的作用下ID将进一步增加。

（3）特性曲线：

输出特性曲线转移特性曲线

A．输出特性曲线:

（1）可变电阻区：

在Uds较小靠近输出特性曲线的纵轴处，id几乎随Uds线性增加。

（2）恒流区：

只受Ugs的控制而几乎与无关，具有恒流特点，放大状态的场效应管工作在恒流区。

（3）击穿区：

当Uds增大到某值时，栅源间发生反向击穿，id急剧增加，如不加限制，会造成管子击穿。

B.转移特性曲线：

①当ugs=0时，id很小，近似为零。

②当Ugs足够大时，才能形成导通沟道使管子导通。

2.N沟道耗尽型绝缘栅场效应管：

3.P沟道增强型绝缘栅场效应管（PMOS管）:

4.P沟道耗尽型绝缘栅场效应管：

5、场效应管主要参数

（1）直流参数

饱和漏极电流IDSS它可定义为：

当栅、源极之间的电压等于零，而漏、源极之间的电压大于夹断电压时，对应的漏极电流。

夹断电压UP它可定义为：

当UDS一定时，使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS。

　开启电压UT它可定义为：

当UDS一定时，使ID到达某一个数值时所需的UGS。

（2）交流参数

低频跨导gm它是描述栅、源电压对漏极电流的控制作用。

极间电容场效应管三个电极之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好。

（3）极限参数

漏、源击穿电压当漏极电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的UDS。

栅极击穿电压结型场效应管正常工作时，栅、源极之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，则产生击穿现象。

6、场效应管主要作用

（1）.场效应管可应用于放大。

由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

（2）.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。

常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

（3）.场效应管可以用作可变电阻。

（4）.场效应管可以方便地用作恒流源。

（5）.场效应管可以用作电子开关。

三．场效应管基本放大电路：

1.共源极放大电路：

A.静态分析：

B．动态分析：

微变等效电路：

2.共漏极放大电路：

A．静态分析：

B．动态分析：

微变等效电路：

四、场效应管应用

1、电阻法测电极

根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个场效应管电极。

具体方法：

将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。

当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。

因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极G。

也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。

当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。

若两次测出的电阻值均很大，说明是PN结的反向，即都是反向电阻，可以判定是N沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向PN结，即是正向电阻，判定为P沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。

若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。

2、电阻法测好坏

测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。

具体方法：

首先将万用表置于R×10或R×100档，测量源极S与漏极D之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极。

然后把万用表置于R×10k档，再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。

要注意，若两个栅极在管内断极，可用元件代换法进行检测。

3、测放大能力

用感应信号法具体方法：

用万用表电阻的R×100档，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，给场效应管加上1.5V的电源电压，此时表针指示出的漏源极间的电阻值。

然后用手捏住结型场效应管的栅极G，将人体的感应电压信号加到栅极上。

这样，由于管的放大作用，漏源电压VDS和漏极电流Ib都要发生变化，也就是漏源极间电阻发生了变化，由此可以观察到表针有较大幅度的摆动。

如果手捏栅极表针摆动较小，说明管的放大能力较差；表针摆动较大，表明管的放大能力大；若表针不动，说明管是坏的。

4、无标示管的判别

首先用测量电阻的方法找出两个有电阻值的管脚，也就是源极S和漏极D，余下　　两个脚为第一栅极G1和第二栅极G2。

把先用两表笔测的源极S与漏极D之间的电阻值记下来，对调表笔再测量一次，把其测得电阻值记下来，两次测得阻值较大的一次，黑表笔所接的电极为漏极D；红表笔所接的为源极S。

用这种方法判别出来的S、D极，还可以用估测其管的放大能力的方法进行验证，即放大能力大的黑表笔所接的是D极；红表笔所接地是8极，两种方法检测结果均应一样。

当确定了漏极D、源极S的位置后，按D、S的对应位置装人电路，一般G1、G2也会依次对准位置，这就确定了两个栅极G1、G2的位置，从而就确定了D、S、G1、G2管脚的顺序。

5、判断跨导的大小

测反向电阻值的变化判断跨导的大小.对VMOSV沟道增强型场效应管测量跨导性能时，可用红表笔接源极S、黑表笔接漏极D，这就相当于在源、漏极之间加了一个反向电压。

此时栅极是开路的，管的反向电阻值是很不稳定的。

将万用表的欧姆档选在R×10kΩ的高阻档，此时表内电压较高。

当用手接触栅极G时，会发现管的反向电阻值有明显地变化，其变化越大，说明管的跨导值越高；如果被测管的跨导很小，用此法测时，反向阻值变化不大。

6、结型场管脚识别

场效应管的栅极相当于晶体管的基极，源极和漏极分别对应于晶体管的发射极和集电极。

将万用表置于R×1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。

当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数KΩ时，则这两个管脚为漏极D和源极S（可互换），余下的一个管脚即为栅极G。

对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。

7、判定栅极

　　用万用表黑表笔碰触管子的一个电极，红表笔分别碰触另外两个电极。

若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。

制造工艺决定了场效应管的源极和漏极是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。

源极与漏极间的电阻约为几千欧。

五、场效应管与晶体管在电气特性方面的主要区别

1：

场效应管是电压控制器件，管子的导电情况取决于栅极电压的高低。

晶体管是电流控制器件，管子的导电情况取决于基极电流的大小。

2：

场效应管漏源静态伏安特性以栅极电压UGS为参变量，晶体管输出特性曲线以基极电流Ib为参变量。

3：

场效应管电流IDS与栅极UGS之间的关系由跨导Gm决定，晶体管电流Ic与Ib之间的关系由放大系数β决定。

也就是说，场效应管的放大能力用Gm衡量，晶体管的放大能力用β衡量。

4：

场效应管的输入阻抗很大，输入电流极小；晶体管输入阻抗很小，在导电时输入电流较大。

5：

一般场效应管功率较小，晶体管功率较大。