资源简介

§1.4 场 效 应 管
目的与要求
1. 了解场效应管的结构及工作原理
2. 掌握场效应管的分类和符号
3. 了解场效应管的转移特性曲线及输出特性曲线
4. 知道场效应管的主要参数
重点与难点
重点 场效应管的分类和符号
难点 场效应管的转移特性曲线及输出特性曲线
教学方法
讲授法,列举法,启发法
教具
三极管，三角尺
小结
结型场效应管分为N沟道结型管和P沟道结型管，它们都具有3个电极：栅极、源极和漏极，分别与三极管的基极、发射极和集电极相对应。
绝缘栅场效应管分为增强型和耗尽型两种，每一种又包括N沟道和P沟道两种类型。
场效应管的主要参数
① 夹断电压（UP）
② 开启电压(UT)
③ 饱和漏极电流IDSS
④ 最大漏源击穿电压（U（BR）DS）
⑤ 跨导（gm）
布置作业
§1.4 场 效 应 管
场效应管则是一种电压控制器件，它是利用电场效应来控制其电流的大小，从而实现放大。场效应管工作时，内部参与导电的只有多子一种载流子，因此又称为单极性器件。
根据结构不同，场效应管分为两大类，结型场效应管和绝缘栅场效应管。
一、结型场效应管
结型场效应管分为N沟道结型管和P沟道结型管，它们都具有3个电极：栅极、源极和漏极，分别与三极管的基极、发射极和集电极相对应。
1.结型场效应管的结构与符号
图1.23所示为N沟道结型场效应管的结构与符号，结型场效应管符号中的箭头，表示由P区指向N区。
图1.23 N沟道结型管的结构与符号
P沟道结型场效应管的构成与N沟道类似，只是所用杂质半导体的类型要反过来。图1.39所示为P沟道结型场效应管的结构与符号
图1.23 P沟道结型管的结构与符号
2.结型场效应管的工作原理
以N沟道结型场效应管为例，参考P16图1-24.
（1）当栅源电压UGS=0时，两个PN结的耗尽层比较窄，中间的N型导电沟道比较宽，沟道电阻小。
（2）当UGS<0时，两个PN结反向偏置，PN结的耗尽层变宽，中间的N型导电沟道相应变窄，沟道导通电阻增大。
（3）当UP0时，可产生漏极电流ID。ID的大小将随栅源电压UGS的变化而变化，从而实现电压对漏极电流的控制作用。
UDS的存在，使得漏极附近的电位高，而源极附近的电位低，即沿N型导电沟道从漏极到源极形成一定的电位梯度，这样靠近漏极附近的PN结所加的反向偏置电压大，耗尽层宽；靠近源极附近的PN结反偏电压小，耗尽层窄，导电沟道成为一个楔形。
注意，为实现场效应管栅源电压对漏极电流的控制作用，结型场效应管在工作时，栅极和源极之间的PN结必须反向偏置。
3.结型场效应管的特性曲线
（1）转移特性曲线
在场效应管的UDS一定时，ID与UGS之间的关系曲线称为场效应管的转移特性曲线，如图1.25所示。它反映了场效应管栅源电压对漏极电流的控制作用。
图1.25 N沟道结型场效应管的转移特性曲线
图1.25 N沟道结型场效应管的输出特性曲线
当UGS=0时，导电沟道电阻最小，ID最大，称此电流为场效应管的饱和漏极电流IDSS。
当UGS=UP时，导电沟道被完全夹断，沟道电阻最大，此时ID=0，称UP为夹断电压。
（2）输出特性曲线
输出特性曲线是指栅源电压UGS一定时，漏极电流ID与漏源电压UDS之间的关系曲线。
场效应管的输出特性曲线可分为四个区域：
可变电阻区
恒流区
截止区（夹断区）
击穿区
二、绝缘栅场效应管
绝缘栅场效应管是由金属（Metal）、氧化物（Oxide）和半导体（Semiconductor）材料构成的，因此又叫MOS管。
绝缘栅场效应管分为增强型和耗尽型两种，每一种又包括N沟道和P沟道两种类型
补充：耗尽型：UGS=0时漏、源极之间已经存在原始导电沟道。
增强型：UGS=0时漏、源极之间才能形成导电沟道。
无论是N沟道MOS管还是P沟道MOS管，都只有一种载流子导电，均为单极型电压控制器件。
MOS管的栅极电流几乎为零，输入电阻RGS很高。
1、结构与符号
以N沟道增强型MOS管为例，它是以P型半导体作为衬底，用半导体工艺技术制作两个高浓度的N型区，两个N型区分别引出一个金属电极，作为MOS管的源极S和漏极D；在P形衬底的表面生长一层很薄的SiO?2绝缘层，绝缘层上引出一个金属电极称为MOS管的栅极G。B为从衬底引出的金属电极，一般工作时衬底与源极相连。
图1.26 N沟道增强型MOS管的结构与符号
符号中的箭头表示从P区（衬底）指向N区（N沟道），虚线表示增强型。
2、N沟道增强型MOS管的工作原理
如P18图1.27所示，在栅极G和源极S之间加电压UGS，漏极D和源极S之间加电压UDS，衬底B与源极S相连。
形成导电沟道所需要的最小栅源电压UGS，称为开启电压UT。
3、特性曲线
（1） 转移特性曲线
（2） 输出特性（漏极特性）曲线
图1.28 N沟道增强型MOS管的转移特性曲线
图1.28 N沟道增强型MOS管的输出特性曲线
三、场效应管的主要参数
① 夹断电压（UP）
② 开启电压(UT)
③ 饱和漏极电流IDSS
④ 最大漏源击穿电压（U（BR）DS）
⑤ 跨导（gm）
四、场效应管应注意的事项
（1）选用场效应管时，不能超过其极限参数。
（2）结型场效应管的源极和漏极可以互换。
（3）MOS管有3个引脚时，表明衬底已经与源极连在一起，漏极和源极不能互换；有4个引脚时，源极和漏极可以互换。
（4）MOS管的输入电阻高，容易造成因感应电荷泄放不掉而使栅极击穿永久失效。因此，在存放MOS管时，要将3个电极引线短接；焊接时，电烙铁的外壳要良好接地，并按漏极、源极、栅极的顺序进行焊接，而拆卸时则按相反顺序进行；测试时，测量仪器和电路本身都要良好接地，要先接好电路再去除电极之间的短接。测试结束后，要先短接电极再撤除仪器。
（5）电源没有关时，绝对不能把场效应管直接插入到电路板中或从电路板中拔出来。
（6）相同沟道的结型场效应管和耗尽型MOS场效应管，在相同电路中可以通用。
第5节其他半导体器件简单介绍，了解。

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