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结型场效应管
阅读:11697时间:2010-09-09 11:09:16

  在一块N型(或P型)半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P型区(或N型区),就形成两个不对称的PN结。把两个P区(或N区)并联在一起,引出一个电极,称为栅极(g),在N型(或P型)半导体的两端各引出一个电极,分别称为源极(s)和漏极(d)。夹在两个PN结中间的N区(或P区)是电流的通道,称为导电沟道(简称沟道)。这种结构的管子称为N沟道(或P沟道)结型场效应管。

分类

  分为N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管两种。

特性

  (1)转移特性栅极电压对漏极电流的控制作用称为转移特性,若用曲线表示,该曲线就称为转移特性曲线。它的定义是:漏极电压UDS恒定时,漏极电流ID同栅极电压UGS的关系,即

  结型场效应管的转移特性曲线如图所示。图中的Up为夹断电压,此时源极与漏极间的电阻趋于无穷大,管子截止。在UP电压之后,若继续增大UGS就可能会出现反向击穿现象而损坏管子。在测量结型场效应管的转移特性曲线时,要求UDS要足够大,一般令UDS=|UP|,这时再令UCS从零开始增大百到Up,测出对应的ID值,便可得到转移特性曲线。图中UGS=O时对应的札称为漏极饱和电流IDSS°随着UGS变负,IS将下降,一直到UGS=UP,即图中的一3.4V时,ID才等于零。有了转移特性曲线,只要给出UDS,便可查出对应的ID。(2)输出特性UDS与ID的关系称为输出特性,若用曲线表示,该曲线就称为输出特性曲线。它的定义是:当栅极电压UGS恒定时,ID随UDS的变化关系,即

  结型场效应管的输出特性曲线如图所示。从图中可以看出,结型场效应管的输出特性曲线分为三个区,即可变电阻区、饱和区及击穿区。当UDS较小时,漏极附近不会发生预夹断,因此随着UDS的增加,斤也增加。这就是曲线的上升部分,它基本上是通过原点的一条直线,这时可以把管子看成是一个可变电阻。当UDS增加到一定程度后,就会产生预夹断,因此尽管UDS再增加,但IS基本不变。因此预夹断点的轨迹就是两种工作状态的分界线。把曲线上UDS=UGS-UP的点连接起来,便可得到预夹断时的轨迹,如图中左边虚线所示。轨迹左边对应不同UGS值的各条直线,通称为可变电阻区;轨迹右边的水平直线区称为饱和区,结型场效应管作放大用时,一般都工作在饱和区。

  结型场效碰管的输出特性曲线如果冉继续增大UDS,将使反向偏置的PN结击穿,这时IS将会突然增大,管子进入击穿区。管子进入击穿区后,如果不加限制,将会导致管子损坏。结型场效应管的输出特性曲线P1沟道结型场效应管的特性曲线,除了电流、电压的方向与N沟道结型场效应管相反外,两者的其他特性完全类似。(3)结型场效应管的放大作用结型场效应管的放大作用一般指的是电压放大作用,可以通过图所示电路来说明这一作用。当把变化的电压加入输入回路时,将引起漏极电流的变化。如果负载电阻RL选得合适,就完全可以使输出端的电压变化比输入端的电压变化大许多倍,这样电压便得到了放大。例如,输入电压从OV变化到-1V,变化了1V,此时ID则由5mA降到2.1mA,变化了2.9mA,便可在5.1kΩ的负载电阻的两端得到2.95X5.1≈14.8V的电压变化,这样场效应管便把输人电压放大了14.8倍。

管脚识别

  结型场效应管的管脚识别2009年06月18日星期四19:00判定栅极G:将万用表拨至R×1k档,用万用表的负极任意接一电极,另一只表笔依次去接触其余的两个极,测其电阻.若两次测得的电阻值近似相等,则负表笔所接触的为栅极,另外两电极为漏极和源极.漏极和源极互换,若两次测出的电阻都很大,则为N沟道;若两次测得的阻值都很小,则为P沟道。

  判定源极S、漏极D:

  在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极.用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极。

分析

  对于结型场效应管的分析总结如下:

  1.可变电阻区域(非饱和):当Uds=0或者很小的时候,耗尽层几乎不受漏源间电压的影响,只受到栅源间电压的影响,当|Ugs|曾大时,耗尽曾跟着增宽,体现在电气特性上就是漏源之间的电阻增大;这就是预夹断之间的特性;

  2.恒流特性(饱和):预夹断以后到夹断之间的电气特性,当Ugs电压为一个在Ugs(off)~~0v范围内的一个定值,则电流id并不随Uds的变化而变化,电压Uds的增加的同时耗尽层也在增加,即DS之间的电阻也在增加,id=Uds/Rds 从而体现出来的特性就是id是一恒定的值(有小幅度的增加,但是基本恒定),此管若用作放大管用需要工作在此区间,原因是:在此区间Uds对电流的影响是很小的(恒流特性),它可以看成是只受到Ugs控制的电流源,当Uds在此区间一定时,电流随|Ugs|曾大而增大,所以他是电压控制电流的放大元件(三极管是电流控制电流的放大元件);

  3. 夹断区域(截止)  当|Ugs|>|Ugs(off)|时候id几乎等于0;

  4.击穿区域:当Uds达到一定的程度的电压时候栅—漏间耗尽层破坏,id骤然增大。

  刻理解电源控制元件和电流控制元件的区别。

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