（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第3章课件.ppt

（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第3章ppt课件第第3章章 场效应管放大器场效应管放大器3.2 结型场效应管结型场效应管3.1 概述概述3.3 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管3.4 场效应管放大状态下的电压特性场效应管放大状态下的电压特性学学习目目标1了解了解场效效应管管电压放大作用和主要参数放大作用和主要参数 2了解了解场效晶体管放大器的特点及效晶体管放大器的特点及应用用 场效效应管也是管也是进行行电信号放大的器件，信号放大的器件，场效效应管（英管（英文文为Field Effect Transistor，简写成写成FET）是利用）是利用输入回入回路路产生的生的电场来控制来控制输出回路的出回路的电流的一种半流的一种半导体器件。体器件。它是通它是通过改改变输入入电压来控制来控制输出出电流，是流，是电压控制器件。控制器件。3.1 概述概述表表3-1 场效应管的外形和管脚场效应管的外形和管脚几种几种塑封塑封场效应管的外形图场效应管的外形图N沟道结型场效应管沟道结型场效应管的引脚的引脚说明说明 所有场效应管有所有场效应管有三根引脚，分别为三根引脚，分别为G（栅极）、（栅极）、S（源（源极）、极）、D（漏极）（漏极）场效应管的外形与三极管的相似。功率大的场效应管是铁壳的或者场效应管的外形与三极管的相似。功率大的场效应管是铁壳的或者是可带散热片的。是可带散热片的。场效应管与水龙头控制关系比较示意图场效应管与水龙头控制关系比较示意图图图3-1 场效应管控制示意图场效应管控制示意图 图图3-1所示为场效应管的控制作用示意图。其功能可类比为由水龙头的开关所示为场效应管的控制作用示意图。其功能可类比为由水龙头的开关G端控制水龙头的打开程度，从而控制从进水管端控制水龙头的打开程度，从而控制从进水管D流入出水口流入出水口S的水流的大小。的水流的大小。当然，如果进水管内没水，即使开关完全打开，出水口也不会有水流出，即出当然，如果进水管内没水，即使开关完全打开，出水口也不会有水流出，即出水量的大小跟进水管的水量也有关系。水量的大小跟进水管的水量也有关系。（a）电流控制放大器）电流控制放大器 （b）电压控制放大器）电压控制放大器图图3-2 控制放大对象控制放大对象三极管是电流控制器件，用基极电流三极管是电流控制器件，用基极电流iB控制集电极电流控制集电极电流iC的大小。的大小。场场效效应应管管是是利利用用栅栅极极和和源源极极之之间间的的电电压压（即即uGS）的的大大小小来来控控制制漏极电流漏极电流iD的器件。的器件。表表3-2 场效应管的种类和符号场效应管的种类和符号场效应管的分类场效应管的分类符号符号说明说明结型场效应管结型场效应管N沟道沟道 1.N沟道场效应管沟道场效应管箭头朝向场效应管箭头朝向场效应管内部；内部；P沟道场效应沟道场效应管箭头朝外。管箭头朝外。2.场效应管的栅场效应管的栅级不取电流，即级不取电流，即iG=0，输入阻抗近似无，输入阻抗近似无穷大，特别适用于穷大，特别适用于要求高输入阻抗的要求高输入阻抗的电路。电路。3.绝缘栅型场效应绝缘栅型场效应管的管的B引脚是衬底。引脚是衬底。衬底衬底B通常与源极通常与源极S相连，有些型号的相连，有些型号的管子衬底在管内与管子衬底在管内与源极源极S相连。衬底相连。衬底B也可以与地相连。也可以与地相连。P沟道沟道绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管N沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型3.2 结型场效应管结型场效应管1.结型场效应管的特性结型场效应管的特性 结型场效应管（表示为结型场效应管（表示为JFET）有）有N沟道和沟道和P沟道两种类沟道两种类型。要产生型。要产生iD，前题是，前题是uDS0。然后由。然后由uDS将与将与uGS一起来控一起来控制导电沟道的宽窄。制导电沟道的宽窄。表表3-3 结结型型N沟沟道道场场效效应应管管的的输输入入输输出出特特性性说说明明 2恒流区恒流区iD与栅源电压与栅源电压uGS的关系的关系 当结型当结型N沟道场效应管工作在恒流区时，沟道场效应管工作在恒流区时，iD由由uGS决定。在恒流区，决定。在恒流区，随着随着uGS的上升，电流的上升，电流iD也越来越大。也越来越大。表表3-4 结型结型N沟道场效应管电压与电流关系沟道场效应管电压与电流关系 场效应管场效应管的状态的状态对应三极对应三极管的状态管的状态结型结型N沟道场效应管沟道场效应管的工作条件（的工作条件（uDS 0）iD可变电阻可变电阻区区饱和饱和uGS0V，uDSuGS-UGS（off），RDS与与uGS有关有关恒流区恒流区放大放大UGS（off）uGS-UGS（off)夹断区夹断区截止截止uGS0V，uGS UGS（off）iD=0击穿区击穿区击穿击穿uGS0V，uDS超过允许范围超过允许范围iD突然上升突然上升【例】在【例】在图图3-3所示所示电电路中，已知路中，已知场场效效应应管的管的uGS（off）=-5V；问问在下列三种在下列三种情况，情况，场场效效应应管分管分别别工作在那个区？工作在那个区？图图3-3 场效应管工作状态判断场效应管工作状态判断（1）uGS=-8V，uDS=4V（2）uGS=-3V，uDS=4V（3）uGS=-3V，uDS=1V解：解：(1)因因为为uGS=-8V uGS（off），），同时同时uGS|uGS（off）|，管子工作在恒流区。管子工作在恒流区。(3)因为因为uGS=-3V uGS（off），），同时同时uGS 0且且uDG=uDS-uGS=1-（-3）=4 V|uGS（off）|管子工作在可变电阻区。管子工作在可变电阻区。边学边练边学边练 表表3-5 结结型型场场效效应应管管管管脚脚的的识识别别方方法法3.3 绝缘栅型型场效效应管管1绝缘栅型场效应管的种类绝缘栅型场效应管的种类绝缘栅型场效应管因栅极采用金属铝，故又称为绝缘栅型场效应管因栅极采用金属铝，故又称为MOS管。管。MOS管可分为管可分为N沟道沟道和和P沟道沟道，每一类又分为，每一类又分为增强型增强型和和耗尽型耗尽型两种。两种。2绝缘栅型场效应管使用注意事项绝缘栅型场效应管使用注意事项 MOS场效应管由于输入阻抗高，极易被静电击穿，虽然有些场效应管会采用场效应管由于输入阻抗高，极易被静电击穿，虽然有些场效应管会采用一些特别的保护措施，但通常使用时应注意以下规则：一些特别的保护措施，但通常使用时应注意以下规则：（1）MOS器件出厂时通常装在黑色的导电防静电泡沫塑料袋中，切勿自行器件出厂时通常装在黑色的导电防静电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。也可用锡纸包装。随便拿个塑料袋装。也可用锡纸包装。（2）MOSFET应防止栅极悬空，以免产生高的感应电压而击穿绝缘层，故在应防止栅极悬空，以免产生高的感应电压而击穿绝缘层，故在保存时应将栅源极间短接。保存时应将栅源极间短接。（3）取出的）取出的MOS器件要放置在防静电的容器中，如金属盘等，而不能存放在器件要放置在防静电的容器中，如金属盘等，而不能存放在非防静电的塑料盒上。非防静电的塑料盒上。（4）焊接用的电烙铁必须良好接地，应在焊接时将烙铁拔离交流电源后再）焊接用的电烙铁必须良好接地，应在焊接时将烙铁拔离交流电源后再焊接。焊接。（5）在焊接前最好把电路板的电源线与地线短接，完成后在分开电源线）在焊接前最好把电路板的电源线与地线短接，完成后在分开电源线与地线。与地线。（6）MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。（7）安装有）安装有MOS器件的电路板在与机器的接线端子连接之前，最好要用接器件的电路板在与机器的接线端子连接之前，最好要用接地的地的 线夹子去碰一下机器的各接线端子，再与电路板相连接。线夹子去碰一下机器的各接线端子，再与电路板相连接。总之在运输、使用总之在运输、使用MOS器件时，要严格遵守防静电的操作规范。器件时，要严格遵守防静电的操作规范。3.4 场效效应管恒流状管恒流状态下的下的电压特性特性3.5 场效效应管的管的应用用1、电压放大原理、电压放大原理 构成放大电路的基本条件是场效应管的工作点位于特性曲线的构成放大电路的基本条件是场效应管的工作点位于特性曲线的恒流恒流区区。电压电压放大倍数放大倍数，其中，其中RL=RD RL，gm为场效应管的垮导，为场效应管的垮导，类似于三极管的类似于三极管的值。值。2、场效应管偏置电路、场效应管偏置电路（1）自偏压电路）自偏压电路图图3-5 自偏压电路自偏压电路漏极电流在漏极电流在RS上产生的源极电位上产生的源极电位u=iDRS。由于栅极基本不取电流，。由于栅极基本不取电流，Rg上没有压降，栅极电位上没有压降，栅极电位uG=0，所以，所以栅源电压栅源电压 uGSuGuSiDRs 可见，这种栅偏压是依靠场效应可见，这种栅偏压是依靠场效应管自身电流管自身电流iD产生的，故称为自偏压产生的，故称为自偏压电路。电路。（2）分压式自偏压电路）分压式自偏压电路图图3-6 分压式自偏压电路分压式自偏压电路为增大输入电阻，一般为增大输入电阻，一般Rg3选得很大，可取几兆欧。选得很大，可取几兆欧。适当选取适当选取Rg1、Rg2和和RS值，就可得到各类场效应管放大工作时所需的正、零值，就可得到各类场效应管放大工作时所需的正、零或负的偏压。或负的偏压。3.场效应管构成的恒流源电路场效应管构成的恒流源电路电路中，电路中，所以有所以有而而场效应管场效应管所以所以即输出电流即输出电流和采样电阻和采样电阻仅跟输入电压仅跟输入电压有关。有关。本章回顾本章回顾 场效应管是电压控制器件，用栅场效应管是电压控制器件，用栅-源电压源电压uGS控制漏极电流控制漏极电流iD，栅极的，栅极的电流基本为零，这是与三极管最大的差别。场效应晶体管由于输入阻抗电流基本为零，这是与三极管最大的差别。场效应晶体管由于输入阻抗高，极易被静电击穿，使用时要特别注意防静电。高，极易被静电击穿，使用时要特别注意防静电。场效应管分为结型场效应管（场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（）和绝缘栅场效应管（MOS管），管），每一种分为每一种分为N沟道和沟道和P沟道两种类型，绝缘栅场效应管又分为增强型和沟道两种类型，绝缘栅场效应管又分为增强型和耗尽型两种，它们的特性都不同，在测试或使用时要特别注意分清楚。耗尽型两种，它们的特性都不同，在测试或使用时要特别注意分清楚。在判定电极及类型或管子的好坏时，要注意了解场效应管的内部结构。在判定电极及类型或管子的好坏时，要注意了解场效应管的内部结构。场效应管与三极管一样，可以构成放大电路和开关电场效应管与三极管一样，可以构成放大电路和开关电路。构成放大电路的基本条件是场效应管的工作点满足场路。构成放大电路的基本条件是场效应管的工作点满足场效应管的恒流状态条件，然后通过效应管的恒流状态条件，然后通过uGS变化控制变化控制iD的变化的变化来实现。场效应管放大电路的分析方法与三极管构成放大来实现。场效应管放大电路的分析方法与三极管构成放大电路的分析方法相似，主要是首先保证直流偏置正常，这电路的分析方法相似，主要是首先保证直流偏置正常，这一点通过静态分析法分析；其次是交流通过分析，依输入一点通过静态分析法分析；其次是交流通过分析，依输入与输出的公共端不同，分为共源、共漏、共栅三种放大电与输出的公共端不同，分为共源、共漏、共栅三种放大电路形式。路形式。