(完整版)第四章场效应管习题答案..
第四章 场效应管基本放大电路
4-1 选择填空
1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。
a. 栅源电流
b. 栅源电压
c. 漏源电流
d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a. 关断
b. 进入恒流区
c. 进入饱和区
d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。
a. 常数
b. 不是常数
c. 栅源电压有关
d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。
a. 一种载流子
b. 两种载流子
c. 电子
d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零
b. 小于零
c. 等于零
d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零
b. 小于零
c. 等于零
d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型
b. 耗尽型
c. 结型
d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。
a. 设置合适的静态工作点
b. 减小栅极电流
c. 提高电路的电压放大倍数
d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g m
b. 源极电阻R S
c. 管子跨导g m 和源极电阻R S
10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。
a. P 沟道结型管
b. N 沟道结型管
c. 增强型PMOS 管
d. 耗尽型PMOS 管
e. 增强型NMOS 管
f. 耗尽型NMOS 管 解答：
1.b
2.b
3.b,c
4. a
5.b
6.a
7. b,c
8. d
9.c 10.d
4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。
D
DD
（a ）题4-2图
D
DD
（b ）
D
DD
（c ）D
DD
（d ）
D
DD
（e ）D
DD
（f ）
解：
4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。
V DD
（a ）
（b ）
DD
题4-3图
（c ）
O
--V DD
（d ）
+
u O
-（e ）
DD
（f ）
DD
U CC
解：
(a)不能。
VT 是一个N 沟道JFET ，要求偏置电压U GS 满足U GS,off 0，因此不能进行正常放大。
(b)能。
VT 是一个P 沟道JFET ，要求偏置电压U GS 满足00，只要在0
（c ）能。
VT 是一个N 沟道MOSFET ，要求偏置电压U GS 满足U GS > U GS,off >0。电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
（d ）不能。
虽然MOSFET 的漏极D 和源极S 可以颠倒使用，但是此时衬底的接法也需要调整。虽然电路中自给偏置电压U GS >0，也可能满足U GS > U GS,off >0。但是D 极和衬底B 之间的PN 结正向导通，因此电路不能进行信号放大。
（e ）不能
VT 是一个N 沟道增强型MOSFET ，开启电压U on >0，要求直流偏置电压U GS > U on ，电路中U GS =0，因此不能进行正常放大。
（f ）能。
VT 是一个P 沟道耗尽型MOSFET ，夹断电压U GS,off >0，放大时要求偏置电压U GS 满足U GS < U GS,off 。电路中U GS >0，如果满足U GS < U GS,off 就可以正常放大。
4-4 电路如题4-4图所示，V DD =24 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS =0.9mA ，U GS,off =-4V ，跨导g m =1.5mA/V 。电路参数R G1=200k Ω, R G2=64k Ω, R G =1M Ω, R D = R S = R L =10k Ω。试求：
1．静态工作点。 2．电压放大倍数。
3．输入电阻和输出电阻。
+u o
-
题4-4图
解：
1． 静态工作点的计算
D
D S D DD G2G1G2S G GS 108.510246420064
I I R I V R R R U U U -=-?+=-+≈
-=
在U GS,off ≤U GS ≤0时，
2
GS 2of f GS,GS DSS D )4
(19.0)(1U
U U I I -=-=
解上面两个联立方程组，得
?????-==V 62.0mA 64.0GS D U I
漏源电压为
()()DS DD D D S 240.64101011.2V U
V I
R R =-+=-?+=
2．电压放大倍数
()()5
.710//105.1//L D m i
o U -=?-=-==R R g u u
A
3．输入电阻和输出电阻。
输入电阻M Ω05.164//2001000//G2G1G i =+=+=R R R r
输出电阻k Ω10//D D ds o =≈=R R r r
4-5 电路如题4-5图所示，V DD =18 V ，所用场效应管为N 沟道耗尽型，其跨导g m =2mA/V 。电路参数R G1=2.2MΩ, R G2=51kΩ, R G =10MΩ, R S =2 kΩ, R D =33 kΩ。试求： 1．电压放大倍数。
2．若接上负载电阻R L =100 kΩ,求电压放大倍数。 3．输入电阻和输出电阻。
4．定性说明当源极电阻R S 增大时，电压放大倍数、输入电阻、输出电阻是否发生变化？如果有变化，如何变化？
5. 若源极电阻的旁路电容C S 开路，接负载时的电压增益下降到原来的百分之几？
DD
+u o
-
题4-5图
解：
1．无负载时，电压放大倍数
66
332D m i
o U -=?-=-==R g u u
A
2．有负载时，电压放大倍数为
()()50
100//332//L D m i
o U -=?-=-==R R g u u
A 3．输入电阻和输出电阻。 输入电阻
i G G1G2//10 2.2//0.05110M Ωr R R R =+=+≈
输出电阻k Ω33D o ==R r
4．N 沟道耗尽型FET 的跨导定义为
D
DSS of f GS of f GS GS of f
GS DSS
m 2
of f GS GS
DSS D DS
GS D
m 2121i I U
U
U U I g U
U I i u i g u ，，，，常数
-=
???
? ??--=
∴???
? ??-
=??=
=Θ
()
L D m i
o U //R R g u u
A -==
当源极电阻R S 增大时，有↓↓?↓?↓?↑?U m D GS S A g I U R 所以当源极电阻R S 增大时，跨导g m 减小，电压增益因此而减小。
输入电阻和输出电阻与源极电阻R S 无关，因此其变化对输入电阻和输出电阻没有影响。 5．若源极电阻的旁路电容C S 开路，接负载R L 时的电压增益为
()%20522111//U U U
U S m U S m L D m i o U ='
=?+=+=+-=='A A A A R g A R g R R g u u A 既输出增益下降到原来的20%.
4-6 电路如题4-6图a 所示，MOS 管的转移特性如题4-6图b 所示。试求： 1．电路的静态工作点。 2．电压增益。
3．输入电阻和输出电阻。
u -
题4-6图a V 3V
题4-6图b
解：
1． 静态工作点的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线，可知当U GS =3V 时，I DQ =0.5mA 。 此时MOS 管的压降为 V 7105.012D DQ DD DSQ =?-=-=R I V U 2．电压增益的计算。
根据MOS 管的转移特性曲线，U GS,off =2V ；当U GS =4V 时，I D =1mA 。
根据2
of f GS GS
DSS D 1?
???
??-
=，U
U I I 解得I DSS =1mA 。
DS DSS GS D m GS
GS off
GS off 210.707mS u I U I g U U U =??-?=
=
-==
=-
?
???，，常数
电压增益-7.1
10707.0D m i
o U ≈?-=-==R g u u
A
3．输入电阻和输出电阻的计算 输入电阻∞=i r
输出电阻k Ω10D o ==R r
4-7 电路参数如题4-7图所示，场效应管的U GS,off =-1V ，I DSS =0.5mA ，r ds 为无穷大。试求： 1．静态工作点。 2．电压增益A U 。
3．输入电阻和输出电阻。
DD 题4-7图
o
-
解：
1．静态工作点计算
G2GSQ DD DQ S
G1G22
GSQ DQ DSS GS,off 33
GSQ DQ DQ 2
GSQ 3DQ
DQ GSQ 10.047182100.412100.04720.510110.3mA 0.2V R U U I R R R U I I U U I I U I I U ?
=-?+?
????=- ? ??
???
?=?-?=-??+?∴?-???=?- ??-???
=???
=-??Q 将参数代入，得
解得：
2．电压增益A U 。
本题目电路中，有旁路电容C ，此时放大电路的电压增益为，
D
m GS
D
GS m U R g u R u g A -=-=
DS D m GS
2
GS D DSS GS off DSS
GS m GS off
GS off 1210.78mS u i g u U i I U I U g U U =?=
???
=- ?
????-∴=
-==
=
?
??Q 常数
，，，
4
.233078.0D m GS
D
GS m U -=?-=-=-=
∴R g u R u g A
3．输入电阻和输出电阻的计算。
()
()K Ω30M Ω10K 47//M 2M 10//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r
4-8 电路如题4-8图所示。场效应管的g m =2mS ，r ds 为无穷大，电路中各电容对交流均可视为短路，试求:
1.电路的电压增益A U 。 2．输入电阻和输出电阻。
题4-8图
解：1.电路的电压增益A U 。
()()7
.612120//2021////U 1
m L D 1GS m L D GS m U -=?+?-
=∴+-=+-=）
（A R g R R g R u g u R R u g A m GS
2．输入电阻r i’和输出电阻r o’
()()k Ω20M Ω5K 200M//51M 5//D o G2G1G i ==≈+=+=R r R R R r
4-9 电路如题4-9图所示。已知V DD =20V ，R G =51M Ω，R G1=200kΩ，R G2=200kΩ，R S =22 kΩ,
场效应管的g m =2mS 。试求：
1．无自举电容C 时，电路的输入电阻。 2．有自举电容C 时，电路的输入电阻。
题4-9图
u -
o -
DD
分析：电路中跨接在电阻R G 和源极S 之间的C 称为自举电容，该电容将输出电压信号u o 反馈到输入端的栅极G ，形成正反馈，提升了电路的输入电阻r i 。
关于负反馈电路的分析计算将在第7章详细介绍。 解：
1．无自举电容C 时电路输入电阻计算
根据电路可知，输入电阻为
()M Ω1.512.0//2.051//G2G1G i =+=+=R R R r 2．有自举电容C 时电路的输入电阻计算
此时交流等效电路如图题4-9图a 所示。
u -
题4-9图a
根据等效电路图，可知栅极对地的等效电阻为
G G
i i u i u r i i ==
其中电流
G o i R u u i i
-= 输出电压()
()S G2G1i o ////R R R u g i u gs m +=
当电流i i 很小时，()S G2G1o ////R R R u g u gs m ≈
电压放大倍数为
()()()()
19
18
22//200//2001122//200//2001////1////////////S G2G1m S G2G1m S G2G1GS m S G2G1GS m i o U =
?+?=
+=
+==）（）（R R R g R R R g R R R u g u R R R u g u u A GS
M Ω
9695119191911918G i G
i G i
G
o
i =?===∴=
-
=
-=∴R i u
r R u R u u R u u i i i i i
计算结果说明自举电容C 使电路的输入电阻提高了。
4-10 电路如题4-10图所示。已知g m =1.65Ms ,R G1= R G2=1M Ω, R D =R L =3 k Ω,耦合电容C i =C o =10μF 。试求
1．电路的中频增益A U 。
2．估算电路的下限截止频率f L 。
3．当考虑信号源内阻时，高频增益计算公式。
题4-10图
u -
+u o -
DD
解：
1．电路的中频增益A U 。
()()U m D L // 1.653//3 2.48A g
R R =-=-?=-
2．估算电路的下限截止频率f L
电路低频等效电路如题4-10图a 所示。
图4-10图a
R L
增益函数
()()()()()()()o D o D i gs m i o D gs m i o U j 1j 11//C R R C R R u u
g u C j R R u g u u A L L L +++?-=????
???????? ??+-==ωωωωωωωω ()()()()()()
ωωωωωi i
G2G1i
G2G1i i G2G1G2G1gs //j 1//j j 1////u C R R C R R u C R R R R u ?+=+
=
整理得
()()()()()?
??
???+??????
?+++??-=i G2G1i G2G1o D o D m U //j 1//j j 1j 1C R R C R R C R R C R R g A L L ωωωωω 显然增益函数有两个极点和两个零点和两个极点。 零点分别为 ?????=????===-Hz 4.510101032121063o z2z1ππC R f f L 极点分别为
()()()()()????
??
?
=???+=+=+=≈??==--Hz
7.21010103321212101010M 1//M 121//2163o D o D p26
i G2G1p1πππππC R R C R R f C R R f L L 所以下限频率为Hz 4.5L =f
3．电路高频等效电路如题4-10图b 所示。
图4-10图b
+u s -
+
u o -
G
D
R s
高频增益函数为
()???? ??'?-==ds GS o s
o
C R R u g u u u
A ωωj 1////L D m Us
()??????? ?
?
'+'????? ??'-=∴'
+'
=gs gs ds s
gs gs C R R R C R R C R R g A u C j R R R C R R u ωωωωωωj 1//
//j 1//
//j 1//
//1
//
//j 1
//
//G2G1S G2G1L D m Us G2G1S G2G1GS
其中：
R s 为信号源内阻。 ()gs U
U ds gs
U
gs
gs
1
1C A A C C
A C C -=
'-+='
增益函数的两个极点分别为
()()'
+=
'
=
gs ds
C R R R f C R R f G2G1S p2L
D
p1//21
//21
ππ
通常
S
G2G1p2p1//R R R f f >>>>，，所以高频截止频率为p2f
，
()'
≈
gs C R R f G2G1H //21
π
场效应管的识别方法及测量
一、符号：“Q、VT” ，场效应管简称ＦＥＴ，是另一种半导体器件，是通过电压来控制输出电流的，是电压控制器件 场效应管分三个极： Ｄ极为漏极（供电极） Ｓ极为源极（输出极） Ｇ极为栅极（控制极） Ｄ极和Ｓ极可互换使用 场效应管图例： 二、场效应管的分类： 场效应管按沟道分可分为Ｎ沟道和Ｐ沟道管（在符号图中可看到中间的箭头方向不一样）。 按材料分可分为结型管和绝缘栅型管，绝缘栅型又分为耗尽型和增强型，一般主板上大多是绝缘栅型管简称ＭＯＳ管，并且大多采用增强型的Ｎ沟道，其次是增强型的Ｐ沟道，结型管和耗尽型管几乎不用。 三、场效应管的特性： 1、工作条件：Ｄ极要有供电，Ｇ极要有控制电压 2、主板上的场管Ｎ沟道多，Ｇ极电压越高，Ｓ极输出电压越高 3、主板上的场管Ｇ极电压达到12Ｖ时，ＤＳ完全导通，个别主板上5Ｖ导通
4、场管的ＤＳ功能可互换 Ｎ沟道场管的导通截止电压： 导通条件：ＶＧ>ＶＳ，ＶＧＳ=Ｖ时，处于导通状态，且ＶＧＳ越大，ＩＤ越大 截止条件：ＶＧ<ＶＳ，ＩＤ没有电流或有很小的电流 四、场效应管的作用： 放大、调制、谐振、开关 五、场效应管的测量及好坏判断 1、测量 极性及管型判断 红笔接Ｓ、黑笔接Ｄ值为（300-800）为Ｎ沟道 红笔接Ｄ、黑笔接Ｓ值为（300-800）为ｐ沟道 如果先没Ｇ、Ｄ再没Ｓ、Ｄ会长响，表笔放在Ｇ和最短脚相连放电，如果再长响为
击穿 贴片场管与三极管难以区分，先按三极管没，如果不是按场管测 场管测量时，最好取下来测，在主板上测量会不准 2、好坏判断 测Ｄ、Ｓ两脚值为（300-800）为正常，如果显示“０”且长响，场管击穿；如果显示“１”，场管为开路 软击穿(测量是好的，换到主板上是坏的），场管输出不受G极控制。 六、场管的代换原则（只适合主板） 场管代换只需大小相同，分清Ｎ沟道Ｐ沟道即可 功率大的可以代换功率小的 技嘉主板的场管最好原值代换 七、主板上常见的场管型号 N沟道： 702、712、G16、SG、SS、7EW、12KSH、72KGG、KF
第四章 场效应管习题答案
第四章 场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 ) a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 / 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。 a. P 沟道结型管 b. N 沟道结型管 c. 增强型PMOS 管 d. 耗尽型PMOS 管 e. 增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管 解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 、 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。 D DD （a ）题4-2图 D DD （b ） D DD （c ）D DD （d ） D DD （e ）D DD （f ） 解：
场效应管特性
根据三极管的原理开发出的新一代放大元件，有3个极性，栅极，漏极，源极，它的特点是栅极的内阻极高，采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧，属于电压控制型器件 -------------------------------------------------------------- 1.概念: 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件. 特点: 具有输入电阻高（100000000～1000000000Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者. 作用: 场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器. 场效应管可以用作电子开关. 场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源. 2.场效应管的分类:
场效应管分结型、绝缘栅型(MOS)两大类 按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种. 按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。 场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类.见下图: 3.场效应管的主要参数: Idss —饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流. Up —夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压. Ut —开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压. gM —跨导.是表示栅源电压UGS —对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数. BVDS —漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS. PDSM —最大耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量. IDSM —最大漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM Cds---漏-源电容 Cdu---漏-衬底电容 Cgd---栅-源电容 Cgs---漏-源电容 Ciss---栅短路共源输入电容 Coss---栅短路共源输出电容 Crss---栅短路共源反向传输电容 D---占空比（占空系数，外电路参数） di/dt---电流上升率（外电路参数） dv/dt---电压上升率（外电路参数） ID---漏极电流（直流） IDM---漏极脉冲电流 ID(on)---通态漏极电流 IDQ---静态漏极电流（射频功率管）
如何用万用表测量场效应管三极管的好坏
如何用万用表测量场效应管三极管的好坏 一、定性判断MOS型场效应管的好坏 先用万用表R×10kΩ挡(内置有9V或15V电池)，把负表笔(黑)接栅极(G)，正表笔(红)接源极(S)。给栅、源极之间充电，此时万用表指针有轻微偏转。再改用万用表R×1Ω挡，将负表笔接漏极(D)，正笔接源极(S)，万用表指示值若为几欧姆，则说明场效应管是好的。 二、定性判断结型场效应管的电极 将万用表拨至R×100档，红表笔任意接一个脚管，黑表笔则接另一个脚管，使第三脚悬空。若发现表针有轻微摆动，就证明第三脚为栅极。欲获得更明显的观察效果，还可利用人体靠近或者用手指触摸悬空脚，只要看到表针作大幅度偏转，即说明悬空脚是栅极，其余二脚分别是源极和漏极。 判断理由：JFET的输入电阻大于100MΩ，并且跨导很高，当栅极开路时空间电磁场很容易在栅极上感应出电压信号，使管子趋于截止，或趋于导通。若将人体感应电压直接加在栅极上，由于输入干扰信号较强，上述现象会更加明显。如表针向左侧大幅度偏转，就意味着管子趋于截止，漏-源极间电阻RDS增大，漏-源极间电流减小IDS。反之，表针向右侧大幅度偏转，说明管子趋向导通，RDS↓，IDS↑。但表针究竟向哪个方向偏转，应视感应电压的极性（正向电压或反向电压）及管子的工作点而定。 注意事项： （1）试验表明，当两手与D、S极绝缘，只摸栅极时，表针一般向左偏转。但是，如果两手分别接触D、S极，并且用手指摸住栅极时，有可能观察到表针向右偏转的情形。其原因是人体几个部位和电阻对场效应管起到偏置作用，使之进入饱和区。 （2）也可以用舌尖舔住栅极，现象同上。 三、晶体三极管管脚判别 三极管是由管芯（两个PN结）、三个电极和管壳组成，三个电极分别叫集电极c、发射极e和基极b，目前常见的三极管是硅平面管，又分PNP和NPN型两类。现在锗合金管已经少见了。这里向大家介绍如何用万用表测量三极管的三个管脚的简单方法。 1.找出基极，并判定管型（NPN或PNP） 对于PNP型三极管，C、E极分别为其内部两个PN结的正极，B极为它们共同的负极，而对于NPN型三极管而言，则正好相反：C、E极分别为两个PN结的负极，而B极则为它们共用的正极，根据PN结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。具体方法如下： 将万用表拨在R×100或R×1K档上。红笔接触某一管脚，用黑表笔分别接另外两个管脚，这样就可得到三组（每组两次）的读数，当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时，若公共管脚是红表笔，所接触的是基极，且三极管的管型为PNP型；若公共管脚是黑表笔，所接触的是也是基极，且三极管的管型为NPN型。 2.判别发射极和集电极 由于三极管在制作时，两个P区或两个N区的掺杂浓度不同，如果发射极、集电极使用正确，三极管具有很强的放大能力，反之，如果发射极、集电极互换使用，则放大能力非常弱，由此即可把管子的发射极、集电极区别开来。
MOS管i-v特性
一、实验目的 分析mos晶体管i-v特性分析 二、实验要求 了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数 三、实验内容 1、MOS器件的结构介绍 2、MOS的工作原理 3、i-v特性曲线 图1 原理图
1．特性曲线和电流方程 输出特性曲线 与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止 区和击穿区几部分。 转移特性曲线 转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和 区(恒流区),此时i D 几乎不随v DS 而变化,即不同的v DS 所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用v DS 大于某一数值(v DS ＞v GS -V T )后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线. i D 与v GS 的近似关系 与结型场效应管相类似。在饱和区内,i D 与v GS 的近似关系式为 ( v GS ＞ V T ) 式中I DO 是v GS =2V T 时的漏极电流i D 。 2.参数 2 GS DO D )1(-=T V v I i
MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压V P，而用开启电压V T表征管子的特性。 MOS管 1. 基本结构 原因：制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使v GS=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏－源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压v DS，就有电流i D。 如果加上正的v GS，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，i D增大。反之v GS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，i D减小。当v GS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，i D趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，仍用V P表示。与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压V P也为负值，但是，前者只能在v GS<0的情况下工作。而后者在v GS=0，v GS>0，V P Q1：高压稳场管；Q2：低压稳场管 Q2的S极接地；测量方法：红表笔接地，黑表笔接场管S极，如数值小于10，则说明当前所测场管Q2，Q2的D极连接Q1的S极。 判断Q1是否击穿：红表笔接D极，黑表笔接S极，数值小于10，证明击穿。 场管的代换原则（只适合主板） 场管代换只需大小相同，分清Ｎ沟道Ｐ沟道即可 功率大的可以代换功率小的 技嘉主板的场管最好原值代换 一般主板上采用的场效管大多为绝缘栅型增强型N沟通最多，其次是增强型P沟道，结型管和耗尽型管一般没有， 场效应管N沟道和P沟道判断方法 （1）场效应管的极性判断，管型判断（如图） G极与D极和S极正反向均为∞ （2）场效应管的好坏判断 把数字万用表打到二极管档，用两表笔任意触碰场效应管的三只引脚，好的场效应管最终测量结果只有一次有读数，并且在500左右。如果在最终测量结果中测得只有一次有读数，并且为“0”时，须用表笔短接场效应管识引脚，然后再测量一次，若又测得一组为500左右读数时，此管也为好管。不符合以上规律的场效应管均为坏管。 场效应管的代换原则（注：只适合主板上场效应管的代换） 一般主板上采用的场效管大多为绝缘栅型增强型N沟通最多，其次是增强型P沟道，结型管和耗尽型管一般没有，所以在代换时，只须在大小相同的情况下，N沟道代N沟道，P沟道代P沟道即可。 用万用表测量场效应管极性及好坏判断 来源:互联网作者:电子电路图网【大中小】 1、测量 极性及管型判断 红笔接Ｓ、黑笔接Ｄ值为（300-800）为Ｎ沟道 红笔接Ｄ、黑笔接Ｓ值为（300-800）为ｐ沟道 如果先没Ｇ、Ｄ再没Ｓ、Ｄ会长响，表笔放在Ｇ和最短脚相连放电，如果再长响为击穿贴片场管与三极管难以区分，先按三极管没，如果不是按场管测 场管测量时，最好取下来测，在主板上测量会不准 2、好坏判断 电子元器件知识：二极管、三极管与场效应管。 一、半导体二极管 2、半导体二极管的分类 分类：a 按材质分：硅二极管和锗二极管； b按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，发光二极管，光电二极管，变容二极管。 3、半导体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的半导体二极管。 4、半导体二极管的导通电压是: a;硅二极管在两极加上电压,并且电压大于0.6V时才能导通,导通后电压保持在0.6-0.8V之间. B;锗二极管在两极加上电压,并且电压大于0.2V时才能导通,导通后电压保持在0.2-0.3V之间. 5、半导体二极管主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。 6、半导体二极管可分为整流、检波、发光、光电、变容等作用。 7、半导体二极管的识别方法： a;目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极.在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极. b;用万用表(指针表)判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R﹡100或R﹡1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极.当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极. c;测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 8、变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。 变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差： （1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。 （2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。 出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。 9、稳压二极管的基本知识 如何测试场效应管 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0Hz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。 第四章场效应管习题部分参考答案 五、已知图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 （1）利用图解法求解Q点； A 、R i和R o。 （2）利用等效电路法求解 u 图a 解：（1）在转移特性中作直线u G S＝－i D R S，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q＝1mA，U G S Q＝－2V。如下图所示。 在输出特性中作直流负载线u D S＝V D D－i D（R D＋R S），与U G S Q＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，U D S Q≈3V。如解图P2.21（b）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u 六、电路如图所示，已知场效应管的低频跨导为g m ，试写出u A 、R i 和R o 的表达式。 解：u A 、R i 和R o 的表达式分别为 D o 213i L D )(R R R R R R R R g A m u =+=-=∥∥ 七、已知电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解电路的Q 点和u A 。 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA 因此管压降 U D S Q ＝V D D －I D Q R D ＝5V 。 （2）求电压放大倍数： 20V mA 22 D m DO DQ GS(th)m -=-===R g A I I U g u 第4章半导体二极管及其应用 电子电路区别于以前所学电路的主要特点是电路中引入各种电子器件。电子器件的类型很多，目前使用得最广泛的是半导体器件——二极管、稳压管、晶体管、绝缘栅场效应管等。由于本课程的任务不是研究这些器件内部的物理过程，而是讨论它们的应用，因此，在简单介绍这些器件的外部特性的基础上，讨论它们的应用电路。 4.1 PN结和半导体二极管 4.1.1 PN结的单向导电性 我们在物理课中已经知道，在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。这是由于形成了有传导电流能力的载流子。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 在一块半导体基片上通过适当的半导体工艺技术可以形成Ｐ型半导体和Ｎ型半导体的交接面，称为PN结。PN结具有单向导电性：当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN 结变窄,由多子形成的电流可以由Ｐ区向Ｎ区流通，见图4-1 (a),而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,由少子形成的电流极小，视为截止(不导通)，见图4-1 (b)。 4.1.２半导体二极管 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。二极管的种类很多，按材料来分，最常用的有硅管和锗管 MOS 场效应管的工作原理及特点 场效应管是只有一种载流子参与导电，用输入电压控制输出电流的半导体器件。有N沟道器件和P 沟道器件。有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET （Metal Oxide SemIConductor FET）。 MOS场效应管 有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类，每一类有N沟 道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极： D(Drain) 称为漏极，相当双极型三极管的集电极； G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极； S(Source) 称为源极，相当于双极型三极管的发射极。 增强型MOS(EMOS)场效应管 道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底(substrat)，用符号B表示。 一、工作原理 1．沟道形成原理 当Vgs=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压，不会在D、S间形成电流。当栅极加有电压时，若0＜Vgs＜Vgs(th)时（VGS(th) 称为开启电压），通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍然不足以形成漏极电流ID。 进一步增加Vgs，当Vgs＞Vgs(th)时，由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）。随着Vgs的继续增加，ID将不断增加。 在Vgs=0V时ID=0，只有当Vgs＞Vgs(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(vGS)|VDS=const这一曲线描述，称为转移特性曲线，见图。 转移特性曲线斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm 的量纲为mA/V，所以gm也 称为跨导。 跨导的定义式如下： gm=△ID/△VGS| (单位mS) 2．Vds对沟道导电能力的控制 当Vgs＞Vgs(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压Vds对漏极电流ID的影响。Vds的不同变化对沟 道的影响如图所示。 根据此图可以有如下关系 VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGS VGD=VGS—VDS 当VDS为0或较小时，相当VGD＞VGS(th)，沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处，沟道达到开启的程度以上， 场效应管检测方法 一、用指针式万用表对场效应管进行 （1）用测电阻法判别结型场效应管的电极 根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。具体方法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极Ｇ。也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是Ｎ沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，即是正向电阻，判定为Ｐ沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。 （2）用测电阻法判别场效应管的好坏 测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极Ｇ1与栅极Ｇ2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值 是否相符去判别管的好坏。具体方法：首先将万用表置于Ｒ×１０或Ｒ×100档，测量源极Ｓ与漏极Ｄ之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极。然后把万用表置于Ｒ×１０ｋ档，再测栅极Ｇ1与Ｇ2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。要注意，若两个栅极在管内断极，可用元件代换法进行检测。 （3）用感应信号输人法估测场效应管的放大能力 具体方法：用万用表电阻的R×100档，红表笔接源极Ｓ，黑表笔接漏极Ｄ，给场效应管加上1.5Ｖ的电源电压，此时表针指示出的漏源极间的电阻值。然后用手捏住结型场效应管的栅极Ｇ，将人体的感应电压信号加到栅极上。这样，由于管的放大作用，漏源电压VDS和漏极电流Iｂ都要发生变化，也就是漏源极间电阻发生了变化，由此可以观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极表针摆动较小，说明管的放大能力较差；表针摆动较大，表明管的放大能力大；若表针不动，说明管是坏的。 根据上述方法，我们用万用表的R×100档，测结型场效应管3DJ2F。先将管的Ｇ极开路，测得漏源电阻RDS为600Ω，用手捏住Ｇ极后，表 MOS管开关 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 1，MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。 2，MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 3，MOS开关管损失 二极管 5.1.5 半导体二极管的型号命名 1.国产半导体器件的命名方法 二极管的型号命名通常根据国家标准GB-249-74规定，由五部分组成。第一部分用数字表示器件电极的数目； 第二部分用汉语拼音字母表示器件材料和极性； 第三部分用汉语拼音字母表示器件的类型； 第四部分用数字表示器件序号； 第五部分用汉语拼音字母表示规格号。如表5.1所示。 2.日本半导体器件的命名方法 日本半导体器件命名型号由五部分组成。 第一部分用数字表示半导体器件有效数目和类型。1表示二极管，2表示三极管；第二部分用S表示已在日本电子工业协会登记的半导体器件； 第三部分用字母表示该器件使用材料、极性和类型； 第四部分表示该器件在日本电子工业协会的登记号； 第五部分表示同一型号的改进型产品。具体符号意义如表5.2所示。 美国电子工业协会半导体分立器件命名型号由五部分组成。 第一部分为前缀； 第二部分、第三部分、第四部分为型号基本部分； 第五部分为后缀；这五部分符号及意义如表5.3所示。 5.1.6二极管的伏安特性 实际的二极管伏安特性曲线如图5.5所示，实线对应硅材料二极管，虚线对应锗材料二极管。 图5.5 二极管的伏安特性曲线 1.正向特性 当二极管承受正向电压小于某一数值(称为死区电压)时，还不足以克服PN结内电场对多数载流子运动的阻挡作用，这一区段二极管正向电流I F很小，称为死区。死区电压的大小与二极管的材料有关，并受环境温度影响。通常，硅材料二极管的死区电压约为0.5V，锗材料二极管的死区电压约为0.1V。 当正向电压超过死区电压值时，外电场抵消了内电场，正向电流随外加电压的增加而明显增大，二极管正向电阻变得很小。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降U F。一般硅管的U F为0.7V，锗管的U F为0.3V。以上是二极管的正向特性。 2.反向特性 当二极管承受反向电压时，外电场与内电场方向一致，只有少数载流子的漂移运动，形成的漏电流I R极小，一般硅管的I R为几微安以下，锗管I R较大，为几十到几百微安。这时二极管反向截止。 当反向电压增大到某一数值时，反向电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称二极管反向击穿。击穿时对应的电压称为反向击穿电压。普通二极管发生反向击穿后，造成二极管的永久性损坏，失去单向导电性。以上是二极管的反向特性。 5.2 晶体二极管的主要参数 描述二极管特性的物理量称为二极管的参数，它是反映二极管电性能的质量指标，是合理选择和使用二极管的主要依据。在半导体器件手册或生产厂家的产品目录中，对各种型号的二极管均用表格列出其参数。二极管的主要参数有以下几种：1.最大平均整流电流I F（A V） I F（A V）是指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。它与PN结的面积、材料及散热条件有关。实际应用时，工作电流应小于I F（A V），否则，可能导致结温过高而烧毁PN结。 2.最高反向工作电压V RM V RM是指二极管反向运用时，所允许加的最大反向电压。实际应用时，当反向电压增加到击穿电压V BR时，二极管可能被击穿损坏，因而，V RM通常取为（1/2～2/3）V BR。 场效应管工作原理 MOS场效应管电源开关电路。 这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。 MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP 型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。 为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P 型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。 对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在 第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳 一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程： 耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。 表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系： 耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2 )(T GS D V v k i -=* · FET 输出特性曲线反映关系 参变量 G S V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区 （沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。 二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式 以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。 三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模 型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒 数。 四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 ·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 可以很大。 ·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，|| V A . 常用场效应管型号参数管脚识别及检测表 场效应管管脚识别 场效应管的检测和使用 场效应管的检测和使用一、用指针式万用表对场效应管进 行判别 （1）用测电阻法判别结型场效应管的电极 根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以 判别出结型场效应管的三个电极。具体方法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极Ｇ。也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是Ｎ沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，即是正向电阻，判定为Ｐ沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。 1 / 19 . （2）用测电阻法判别场效应管的好坏 测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极Ｇ1与栅极Ｇ2之间的电阻值同场效 应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。具体方法：首先将万用表置于Ｒ×１０或Ｒ×100档，测量源极Ｓ与漏 极Ｄ之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测 得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极。然后把万用表置于Ｒ×１０ｋ档，再测栅极Ｇ1与Ｇ2之间、栅极与源极、栅极与漏极 之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。要注意，若两个栅极在管内断极，可用元件代换法进行检测。 （3）用感应信号输人法估测场效应管的放大能力 具体方法：用万用表电阻的R×100档，红表笔接源极Ｓ， 黑表笔接漏极Ｄ，给场效应管加上1.5Ｖ的电源电压，此时 表针指示出的漏源极间的电阻值。然后用手捏住结型场效应管的栅极Ｇ，将人体的感应电压信号加到栅极上。这样，由于管的放大作用，漏源电压VDS和漏极电流Iｂ都要发生变化，也就是漏源极间电阻发生了变化，由此可以观察到表针 一、二极管三极管MOS器件基本原理 P-N结及其电流电压特性 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流：。 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0 。当外加的反向电压高到一定程度时， p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。在共发射极晶体管电路中 , 发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。 首页 [1][2][3]下一页尾页 由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。如果晶体管的共发射极电流放大系数β = IC / IB =100, 集电极电流 IC= β*IB=10mA。在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，现了双极晶实体管的电流放大作用。场效应管的极性和好坏判断
二极管、三极管与场效应管
如何测试场效应管
第四章 场效应管习题部分参考答案
半导体二极管三极管和场效应管
MOS 场效应管的工作原理及特点
场效应管检测方法
MOS管特性(经典)
二极管、三极管、场效应管的学习
场效应管工作原理
第四章 场效应管(FET)及基本放大电路要点
常用场效应管型号参数管脚识别及检测表
二极管、三极管和MOS管