2022-2023学年高二物理竞赛课件:场效应管(共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛课件:场效应管(共12张PPT)

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场效应管
场效应管
场效应管与晶体管的区别
1. 晶体管是电流控制元件;场效应管是电压控制元件。
2. 晶体管参与导电的是电子—空穴,因此称其为双极型器件;
场效应管是电压控制元件,参与导电的只有一种载流子,
因此称其为单极型器件。
3. 晶体管的输入电阻较低,一般102~104 ;
场效应管的输入电阻高,可达109~1014
场效应管分类
结型场效应管JFET
绝缘栅型场效应管MOS
N沟道
P沟道
增强型
耗尽型
1、结型场效应管(JFET)结构
P+
P+
N
G
S
D
导电沟道
源极,用S或s表示
N型导电沟道
漏极,用D或d表示
P型区
P型区
栅极,用G或g表示
栅极,用G或g表示
符号
符号
1.4.1 结型场效应管
集电极最大电流ICM
集电极电流IC上升会导致三极管的 值的下降,当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。
集-射极反向击穿电压
U(BR)CBO指发射极开路时,集电极—基极间的反向击穿电压。
U(BR)CEO指基极开路时,集电极—发射极间的反向击穿电压。U(BR)CEOU(BR)EBO指集电极开路时,发射极—基极间的反向击穿电压。普通晶体管该电压值比较小,只有几伏。
集电极最大允许功耗PCM
集电极电流IC
流过三极管,
所发出的焦耳
热为:
PC =ICUCE
必定导致结温
上升,所以PC
有限制。
PC PCM
IC
UCE
ICUCE=PCM
ICM
U(BR)CEO
安全工作区
温度对晶体管特性及参数的影响
温度对晶体管的参数都有影响。其中, uBE 、 ICBO随温度变化的规律与PN结相同,即温度每升高1℃, uBE减小2~2.5mV;温度每升高10℃, ICBO增大一倍。温度对β的影响表现为,β随温度的升高而增大,变化规律是:温度每升高1℃,?β值增大0.5%~1%(即Δβ/βT≈(0.5~1)%/℃)。
图 温度对晶体管输入特性的影响
图 温度对晶体管输出特性的影响
例1.3.1 1.3.2 P37
光电三极管
图1.3.10 光电三极管的等效电路、符号和外形
光电三极管
图 光电三极管的输出特性曲线
① VGS对沟道的控制作用
当VGS<0时PN结反偏
当沟道夹断时,ID减小至0,此时对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP ( 或VGS(off) )。
对于N沟道的JFET,VP <0。
耗尽层加厚
沟道变窄
VGS继续减小,沟道继续变窄, ID继续变小。
D
P+
P+
N
G
S
VDS
ID
VGS
当VGS=0时,沟道最宽,沟道电阻最小,在VDS的作用下N沟道内的电子定向运动形成漏极电流ID,此时最大。
沟道电阻变大
ID变小
根据其结构,它只能工作在反偏条件下,N沟道管加负栅源电压, P沟道管加正栅源电压,否则将会出现栅流。
2、结型场效应管(JFET)的工作原理
当VGS=0时,VDS ID
G、D间PN结的反向电压增加,使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从上至下呈楔形分布。
当VDS增加到使VGD=VP 时,在紧靠漏极处出现预夹断。
此时VDS
夹断区延长
沟道电阻
ID基本不变
D
P+
P+
N
G
S
VDS
ID
VGS
② VDS对沟道的控制作用

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