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结型场效应管及其放大电路


一、场效应管概述
4、场效应管的测试
1、结型场效应管的管脚识别: 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)。 2、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。 注意不能用此法判定绝缘栅型场效应管的栅极。因为这种管子的输入电阻极高,栅源间的极间电容又很小, 测量时只要有少量的电荷,就可在极间电容上形成很高的电压,容易将管子损坏。 3、估测场效应管的放大能力 将万用表拨到R×100档,红表笔接源极S,黑表笔接漏极D,相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时 表针指示出的是D-S极间电阻值。然后用手指捏栅极G,将人体的感应电压作为输入信号加到栅极上。由于管子的 放大作用,UDS和ID都将发生变化,也相当于D-S极间电阻发生变化,可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手 捏栅极时表针摆动很小,说明管子的放大能力较弱;若表针不动,说明管子已经损坏。 由于人体感应的50Hz交流电压较高,而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同,因此用手捏栅极 时表针可能向右摆动,也可能向左摆动。少数的管子RDS减小,使表针向右摆动,多数管子的RDS增大,表针向 左摆动。无论表针的摆动方向如何,只要能有明显地摆动,就说明管子具有放大能力。 本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管,必须用手握住螺钉旋具绝缘柄,用金属杆去碰栅极,以防止 人体感应电荷直接加到栅极上,将管子损坏。 MOS管每次测量完毕,G-S结电容上会充有少量电荷,建立起电压UGS,再接着测时表针可能不动,此时将 G-S极间短路一下即可。
UDS
二、结型场效应管
4. 结型场效应管的特性曲线
2)输出特性曲线(或漏极特性曲线)
输出特性曲线是指在一定栅极电压UGS作用下,ID与UDS之间的关系曲 线,即:
I D f (U GS ) UGS 常数
ID / mA
可分成以下几个工作区: (1)可变电阻区 (2)恒流区(线性放大区) (3)夹断区 (4)击穿区(当UDS增加到一定 值时,ID猛然增加,靠近漏极的 PN结击穿。) 详情如下:
结均处于零偏置,
形成两个耗尽层 , 如 图(a)所示。此
时耗尽层最薄,导
电沟道最宽,沟道 电阻最小。
二、结型场效应管
1)UGS对导电沟道的影响
( 2 ) 当 |UGS| 值 增 大时,栅源之间反
偏电压增大, PN结
的耗尽层增宽,如 图(b)所示。导
致导电沟道变窄,
沟道电阻增大。
二、结型场效应管
1)UGS对导电沟道的影响
UGG + + - - UGS G P
D

N
P
UDS
+ UDD -
当G、S两极间电压UGS改变时,沟
道两侧耗尽层的宽度也随着改变,由 于沟道宽度的变化,导致沟道电阻值 的改变,从而实现了利用电压UGS控 制电流ID的目的。
S

二、结型场效应管
1)UGS对导电沟道的影响
( 1 )当 UGS =0时, 场效应管两侧的 PN
由图可知, UDS 的主要作用
是形成漏极电流ID。
二、结型场效应管
3)UDS和UGS 共同作用的情况:
设漏源间加有电压UDS: 当UGS变化时,电流ID将随沟道电阻的变化而变化。 (1)当UGS=0时,沟道电阻最小,电流ID最大。 (2)当|UGS|值增大时,耗尽层变宽,沟道变窄, 沟道电阻变大,电流ID减小, 直至沟道被耗尽层夹断,ID=0。
可 变 电 5 阻 4 区
3 2 1 0
预夹断轨迹
UGS= 0
恒流区
-1 V -2 V - 3 .4V 10 20 UDS / V
夹断区
( 1 ) 可 变 电 阻 区 。 当 UGS 不 变 , UDS 由零逐渐增加且较小时, ID 随 UDS 的增加而线性上升,场效应管导电沟
道畅通。漏源之间可视为一个线性电
可 变 电 5 阻 4 区
3 2 1 0
预夹断轨迹
UGS= 0
恒流区
-1 V -2 V - 3 .4V 10 20 UDS / V
夹断区
场效应管电压控制电流的放大作用, 场效应管组成的放大电路就工作在 这个区域。 (3)夹断区。当UGS<U GS(off)时, 场效应管的导电沟道被耗尽层全部 夹断,由于耗尽层电阻极大,因而
(2)当 |UGS| 值逐渐增大时,PN结上的反向电压也逐渐增大,耗尽
层不断加宽,沟道电阻逐渐增大,漏极电流ID逐渐减小。 (3)当UGS=UGS(off)时,沟道全部夹断,ID=0。
ID mA D G - UGG + V UGS S V + UDD -
UGS(off) - 3.4 -4 -3 -2 -1 0 ID / mA IDSS 5 4 UDS=10 V 3 2 1 UGS / V
UGS(off) - 3.4 -4 -3 -2 -1 0
I D f (U GS ) UGS 常数
特性曲线:
ID / mA IDSS 5 4 UDS=10 V 3 2 1 UGS / V
ID
UDS
从转移特性曲线可知,UGS对ID的控制作用如下:
( 1 )当 UGS=0 时,导电沟道最宽、沟道电阻最小。所以当 UDS 为某 一定值时,漏极电流ID最大,称为饱和漏极电流,用IDSS表示。
ID / mA
漏极电流ID几乎为零。此区域类似
于三极管输出特性曲线的截止区, 在数字电路中常用做开断的开关。
可 变 电 5 阻 4 区
3 2 1 0
预夹断轨迹
UGS= 0
恒流区
-1 V -2 V - 3 .4V 10 20 UDS / V
(4)击穿区。当UDS增加到一定
值时,漏极电流ID急剧上升,靠近 漏极的PN结被击穿,管子不能正 常工作,甚至很快被烧坏。 +
G P P
S
S
(a)
(b)
(c)
a)导电沟道最宽;
(b)导电沟道变窄;
(c)导电沟道夹断
二、结型场效应管
2)UDS对导电沟道的影响
设栅源电压UGS=0
(1)当UDS=0时,ID=0,沟道均匀,如图所示。 (2)当UDS增加时,漏极电 流 ID 从零开始增加, ID 流过 导电沟道时,沿着沟道产生 电压降,使沟道各点电位不 再相等,沟道不再均匀。靠 近源极端的耗尽层最窄,沟 道最宽 ; 靠近漏极端的电位 最高,且与栅极电位差最大, 因而耗尽层最宽,沟道最窄。
UGS=UP 夹断状态 D ID ID=0 预夹断 N G UGS S P+
P+
UDS
二、结型场效应管
4. 结型场效应管的特性曲线
1)转移特性曲线
转移特性曲线是指在一定漏源电压UDS作用下,栅极电压UGS对漏极电流 ID的控制关系曲线,即:
测试电路:
mA D G - UGG + V UGS S V + UDD -
一、场效应管概述
2、符号:
一、场效应管概述
3、场效应三极管的型号命名方法 :
现行有两种命名方法
第一种命名方法: 与双极型三极管相同,第三位字母J代表结型场效应管,O 代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料,D是P型硅, 反型层是N沟道;C是N型硅P沟道。 例如:3DJ6D是结型N沟道场效应三极管,3DO6C 是绝缘 栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法: CS××#,CS代表场效应管,××以数字代表型号的序号, #用字母代表同一型号中的不同规格。 例如:CS14A、CS45G等
阻 RDS ,这个电阻在 UDS 较小时,主要 由UGS决定,所以此时沟道电阻值近似 不变。而对于不同的栅源电压UGS,则
ID / mA
有不同的电阻值RDS,故称为可变电阻
区。 (2)恒流区(或线性放大区)。图 3.29中间部分是恒流区,在此区域ID不 随 UDS 的增加而增加,而是随着 UGS 的 增大而增大,输出特性曲线近似平行 于UDS轴,ID受UGS的控制,表现出
二、结型场效应管
5.场效应管的主要参数
(1)夹断电压VP( 或VGS(off) ) VP 是MOS耗尽型和结型FET的参数,当VGS=VP时,漏极电流为零。 (2)饱和漏极电流IDSS MOS耗尽型和结型FET, 当VGS=0时所对应的漏极电流。 (3)输入电阻RGS 结型场效应管,RGS大于107Ω,MOS场效应管, RGS可达109~1015Ω。
一、场效应管概述
5、MOS场效应晶体管使用注意事项
MOS场效应晶体管在使用时应注意分类,不能随意互换。MOS场效 应晶体管由于输入阻抗高(包括MOS集成电路)极易被静电击穿,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泡沫塑料袋中,切勿自行随 便拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚连接在一起,或用锡纸包装 (2)取出的MOS器件不能在塑料板上滑动,应用金属盘来盛放待用器件。 (3)焊接用的电烙铁必须良好接地。 (4)在焊接前应把电路板的电源线与地线短接,再MOS器件焊接完成后 在分开。 (5)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。 (6)电路板在装机之前,要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子, 再把电路板接上去。 (7)MOS场效应晶体管的栅极在允许条件下,最好接入保护二极管。在 检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。
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