场效应管的结构及工作原理(教案)
结型场效应管(JFET)的结构和工作原理
结型场效应管(JFET)的结构和工作原理1. JFET的结构和符号N沟道JFET P沟道JFET2. 工作原理（以N沟道JFET为例）N沟道JFET工作时，必须在栅极和源极之间加一个负电压——V GS< 0，在D-S间加一个正电压——V DS>0.栅极—沟道间的PN结反偏，栅极电流i G≈0，栅极输入电阻很高（高达107Ω以上）。
N沟道中的多子（电子）由S向D运动，形成漏极电流i D。
i D的大小取决于V DS的大小和沟道电阻。
改变V GS可改变沟道电阻，从而改变i D。
主要讨论V GS对i D的控制作用以及V DS对i D的影响。
①栅源电压V GS对i D的控制作用当V GS＜0时，PN结反偏，耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，I D减小；V GS更负时，沟道更窄，I D更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，I D≈0。
这时所对应的栅源电压V GS称为夹断电压V P。
②漏源电压V DS对i D的影响在栅源间加电压V GS＜ 0 ，漏源间加正电压V DS > 0。
则因漏端耗尽层所受的反偏电压为V GD=V GS-V DS，比源端耗尽层所受的反偏电压V GS大,(如:V GS=-2V, V DS =3V, V P=-9V,则漏端耗尽层受反偏电压为V GD=-5V，源端耗尽层受反偏电压为-2V),使靠近漏端的耗尽层比源端宽，沟道比源端窄，故V DS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。
当V DS增加到使V GD=V GS-V DS =V P时，耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。
当V DS继续增加时，预夹断点下移，夹断区向源极方向延伸。
由于夹断处电阻很大，使V DS主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区的载流子都拉至漏极，形成漏极电流I D。
预夹断后I D基本不随V DS增大而变化。
①V GS对沟道的控制作用当V GS＜0时，PN结反偏→耗尽层加厚→沟道变窄。
V GS继续减小，沟道继续变窄。
场效应管的结构及工作原理(教案)
场效应管的结构及工作原理(教案)第一章：引言1.1 课程背景本课程旨在帮助学生了解和掌握场效应管的结构及工作原理。
场效应管作为一种重要的半导体器件，在电子电路中具有广泛的应用。
1.2 学习目标了解场效应管的基本结构理解场效应管的工作原理第二章：场效应管的基本结构2.1 结型场效应管（JFET）2.1.1 N沟道JFET2.1.2 P沟道JFET2.2 金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）2.2.1 N型MOSFET2.2.2 P型MOSFET2.3 场效应管的封装与引脚第三章：场效应管的工作原理3.1 JFET的工作原理3.1.1 导电通道的形成3.1.2 栅极电压对导电通道的控制3.2 MOSFET的工作原理3.2.1 导电通道的形成3.2.2 栅极电压对导电通道的控制3.3 场效应管的导通与截止条件第四章：场效应管的特性4.1 静态特性4.1.1 输入特性4.1.2 输出特性4.2 动态特性4.2.1 过渡时间4.2.2 开关速度4.3 场效应管的参数第五章：场效应管的应用5.1 放大器应用5.1.1 放大器的基本原理5.1.2 放大器的设计与实现5.2 开关应用5.2.1 开关的基本原理5.2.2 开关的设计与实现5.3 其他应用场效应管的结构及工作原理(教案)第六章：结型场效应管（JFET）的特性6.1 输出特性6.1.1 电流-电压关系6.1.2 输出特性曲线6.2 输入特性6.2.1 输入阻抗6.2.2 输入特性曲线6.3 传输特性6.3.1 传输特性曲线6.3.2 转移特性分析第七章：金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）的特性7.1 MOSFET的输出特性7.1.1 电流-电压关系7.1.2 输出特性曲线7.2 MOSFET的输入特性7.2.1 输入阻抗7.2.2 输入特性曲线7.3 MOSFET的传输特性7.3.1 传输特性曲线7.3.2 转移特性分析第八章：场效应管的驱动电路8.1 驱动电路的作用8.1.1 驱动场效应管的需求8.1.2 驱动电路的设计原则8.2 驱动电路的设计8.2.1 电压驱动电路8.2.2 电流驱动电路8.3 驱动电路的稳定性与保护第九章：场效应管的电路应用实例9.1 放大器应用实例9.1.1 单级JFET放大器9.1.2 多级MOSFET放大器9.2 开关应用实例9.2.1 数字开关9.2.2 模拟开关9.3 其他应用实例9.3.1 电压控制放大器9.3.2 功率放大器第十章：总结与展望10.1 课程总结10.1.1 场效应管的结构特点10.1.2 场效应管的工作原理与特性10.2 场效应管的应用领域10.2.1 电子设备中的应用10.2.2 未来发展趋势10.3 练习与思考题10.3.1 填空题10.3.2 选择题10.3.3 简答题10.3.4 设计题场效应管的结构及工作原理(教案)第十一章：场效应管的测试与故障诊断11.1 测试仪器与设备11.1.1 直流参数测试仪11.1.2 交流参数测试仪11.2 场效应管的测试项目11.2.1 栅极电阻测试11.2.2 漏极电流测试11.2.3 源极电阻测试11.3 故障诊断与分析11.3.1 故障类型及原因11.3.2 故障诊断流程第十二章：场效应管的可靠性与寿命12.1 可靠性基本概念12.1.1 可靠性的定义12.1.2 可靠性参数12.2 影响场效应管可靠性的因素12.2.1 材料与工艺因素12.2.2 环境因素12.3 提高场效应管可靠性的措施12.3.1 设计优化12.3.2 生产工艺控制第十三章：场效应管的节能与环保13.1 节能的重要性13.1.1 电子设备的能耗问题13.1.2 场效应管在节能中的作用13.2 环保意识与场效应管13.2.1 电子废弃物问题13.2.2 场效应管的环保优势13.3 节能与环保技术的应用13.3.1 高效能场效应管设计13.3.2 绿色制造与回收技术第十四章：场效应管的最新发展动态14.1 新型场效应管的研究方向14.1.1 纳米场效应管14.1.2 宽禁带场效应管14.2 场效应管技术的创新应用14.2.1 物联网中的应用14.2.2 中的应用14.3 未来场效应管的发展趋势14.3.1 性能提升14.3.2 成本降低第十五章：课程复习与拓展学习15.1 复习重点与难点15.1.1 场效应管的基本结构15.1.2 场效应管的工作原理与特性15.2 拓展学习资源15.2.1 学术期刊与论文15.2.2 在线课程与论坛15.3 实践项目与研究建议15.3.1 实验室实践项目15.3.2 研究课题建议重点和难点解析本文档涵盖了场效应管的结构、工作原理、特性、应用、测试、可靠性、节能环保以及最新发展动态等方面的内容。
场效应管的结构及工作原理(教案)
场效应管的结构及工作原理(教案)第一章：引言1.1 课程背景本课程旨在帮助学生了解和掌握场效应管（FET）的结构及工作原理。
场效应管作为一种重要的半导体器件，在电子技术领域有着广泛的应用。
1.2 学习目标了解场效应管的基本结构理解场效应管的工作原理第二章：场效应管的基本结构2.1 简介介绍场效应管的定义和基本结构。
2.2 MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）结构描述MOSFET的三个主要部分：源极、漏极和栅极解释MOSFET的两种类型：N型和P型2.3 JFET（结型场效应管）结构介绍JFET的基本结构和工作原理比较JFET和MOSFET的异同第三章：场效应管的工作原理3.1 简介解释场效应管的工作原理。
3.2 静电场控制描述静电场如何控制通道中的电荷载流子解释电荷载流子的运动和电流的形成3.3 电压和电流的关系分析电压和电流之间的关系讨论场效应管的不同工作区域：亚阈值区、饱和区和击穿区第四章：场效应管的特性4.1 简介介绍场效应管的主要特性。
4.2 转移特性解释转移特性曲线的含义分析转移特性曲线的形状和特点4.3 输出特性描述输出特性曲线的含义讨论输出特性曲线的形状和特点第五章：应用5.1 简介介绍场效应管在不同领域的应用。
5.2 放大器应用分析场效应管放大器的工作原理讨论放大器的设计和应用5.3 开关应用解释场效应管在开关电路中的应用分析开关电路的设计和应用第六章：场效应管的偏置电路6.1 简介介绍场效应管偏置电路的作用和重要性。
6.2 偏置电路的设计解释偏置电路的作用分析偏置电路的设计原则和方法6.3 偏置电路的类型介绍几种常见的偏置电路类型分析各种偏置电路的优缺点第七章：场效应管的驱动电路7.1 简介介绍场效应管驱动电路的作用和重要性。
7.2 驱动电路的设计解释驱动电路的作用分析驱动电路的设计原则和方法7.3 驱动电路的类型介绍几种常见的驱动电路类型分析各种驱动电路的优缺点第八章：场效应管的参数测量与测试8.1 简介介绍场效应管参数测量与测试的目的和方法。
结型场效应管(JFET)的结构和工作原理
结型场效应管（ＪＦET)得结构与工作原理1、JＦET得结构与符号Ｎ沟道JFEＴP沟道ＪFET２、工作原理（以N沟道JFEＴ为例)N沟道JFET工作时,必须在栅极与源极之间加一个负电压-—VＧS＜0,在D－S间加一个正电压——V DS＞0、栅极—沟道间得PN结反偏，栅极电流ｉG≈０,栅极输入电阻很高(高达10７Ω以上).Ｎ沟道中得多子(电子)由S向D运动,形成漏极电流iＤ。
i D得大小取决于ＶDS得大小与沟道电阻。
改变ＶGS可改变沟道电阻，从而改变i D。
主要讨论V GS对i D得控制作用以及VＤS对iＤ得影响。
①栅源电压ＶGS对i D得控制作用当VＧS〈0时，PN结反偏,耗尽层变宽，沟道变窄，沟道电阻变大，IＤ减小；ＶＧS更负时，沟道更窄，I D更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，IＤ≈０。
这时所对应得栅源电压V GS称为夹断电压VＰ。
②漏源电压ＶDS对i D得影响在栅源间加电压V GS<０，漏源间加正电压ＶDS > 0。
则因漏端耗尽层所受得反偏电压为V GD＝V GＳ-V DS，比源端耗尽层所受得反偏电压V GS大，(如:VＧS=-2V, V DS =3V，V P=－９Ｖ,则漏端耗尽层受反偏电压为V GD＝—5V,源端耗尽层受反偏电压为－2V）,使靠近漏端得耗尽层比源端宽,沟道比源端窄,故V DS对沟道得影响就是不均匀得,使沟道呈楔形。
当V DS增加到使VＧD=ＶGS－VＤS＝V P时,耗尽层在漏端靠拢,称为预夹断。
当V DＳ继续增加时，预夹断点下移，夹断区向源极方向延伸。
由于夹断处电阻很大,使ＶDＳ主要降落在该区，产生强电场力把未夹断区得载流子都拉至漏极,形成漏极电流IＤ.预夹断后I D基本不随VＤＳ增大而变化。
①V GＳ对沟道得控制作用当V GS<0时,PＮ结反偏→耗尽层加厚→沟道变窄。
VＧＳ继续减小，沟道继续变窄.当沟道夹断时，对应得栅源电压V GS称为夹断电压V P(或VＧS(ｏff) ）.对于N沟道得ＪFＥＴ,ＶＰ〈0.②V DS对沟道得控制作用当ＶGS=0时,V DＳ→ＩD., G、D间PN结得反向电压增加，使靠近漏极处得耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。
电力场效应管MOSFET的结构及工作原理
电力场效应管MOSFET的结构及工作原理MOSFET的结构包括P型或N型的半导体底座，上面覆盖着绝缘层。
在绝缘层上方有一个金属栅极，称之为栅极。
两端是半导体源极和漏极，它们通过半导体底座连接。
源极和漏极之间形成一个N型的通道，当加上适当的电压时，电子从源极沿通道流向漏极。
MOSFET的工作原理是通过在栅极施加电压来控制漏极-源极之间的电流。
当栅极施加一个正电压时（对于N沟道的MOSFET），栅极下的绝缘层中的正电荷会吸引电子，使源极-漏极通道中的电阻减小。
这将导致更多的电流从源极流向漏极。
当栅极施加一个负电压时，栅极下的绝缘层中的负电荷会排斥电子，使源极-漏极通道中的电阻增加。
这将导致电流减小。
通过改变栅极电压，可以控制漏极-源极通道中的电流。
MOSFET有两种基本类型：增强型和耗尽型。
增强型MOSFET需要一个正电压来打开通道，而耗尽型MOSFET需要一个负电压来关闭通道。
增强型MOSFET在通道中有很少的电子，因此其电导较低。
耗尽型MOSFET在通道中有很多的电子，因此其电导较高。
MOSFET的工作原理使其成为一种非常有用的电子器件。
它能够在几毫米到几百安培的范围内控制电流。
此外，MOSFET还具有较低的功耗和较高的开关速度，使其适用于高频应用。
总的来说，MOSFET是一种控制和放大电流的电子器件。
它由金属栅极、绝缘层和半导体源极-漏极通道组成。
通过在栅极上施加电压，可以控制漏极-源极通道中的电流。
MOSFET的工作原理使其在各种应用中都非常有用。
场效应管课程设计
场效应管课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握场效应管的基本原理、结构和应用，培养他们分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够说出场效应管的定义、结构、工作原理和主要参数。
学生能够区分并掌握N沟道和P沟道场效应管的特点。
学生能够了解场效应管在不同电路中的应用。
2.技能目标：学生能够运用场效应管的原理分析简单电路。
学生能够使用测试仪器进行场效应管的检测和维护。
学生能够设计简单的场效应管电路。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到场效应管在电子技术领域的重要地位，培养对电子技术的兴趣。
学生能够遵循安全操作规程，养成良好的实验习惯。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.场效应管的基本原理：介绍场效应管的定义、工作原理和主要参数。
2.场效应管的结构：讲解N沟道和P沟道场效应管的结构特点。
3.场效应管的应用：阐述场效应管在各种电路中的应用实例。
4.场效应管的检测与维护：介绍场效应管的检测方法和使用注意事项。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：用于讲解场效应管的基本原理、结构和应用。
2.讨论法：学生探讨场效应管在不同电路中的应用，培养学生的分析能力。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解场效应管的工作原理。
4.实验法：引导学生进行场效应管的实验操作，提高学生的动手能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的场效应管教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，帮助学生拓展知识。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示场效应管的相关知识。
4.实验设备：准备场效应管实验所需的仪器和设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下几种评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的表现。
场效应管工作原理及结构，由浅入深进行分析，初学者也能学会
场效应管工作原理及结构，由浅入深进行分析，初学者也能学会场效应管实物图片场效应管工作原理及结构介绍MOS管是英文Metal-Oxide-Semiconductor的简称，汉译：金属-氧化物-半导体。
FET是英文Field Effect Transistor的简称，汉译：场效应晶体管或场效应管。
场效应管分为：金属-氧化物-半导体场效应管(MOS-FET)和结型场效应管（junction FET简称JFET）。
金属-氧化物-半导体场效应管金属-氧化物-半导体场效应管(MOS-FET)分为：N沟道和P沟道。
N沟道和P沟道又分为：N沟道增强型和P沟道增强型，N沟道耗尽型和P沟道耗尽型。
结型场效应管场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出电流的一种半导体器件，并以此命名。
它仅靠半导体中的多数载流子导电，因此又称为单极型晶体管。
FET因基制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻高等优点，在国民经济中应用广泛。
结型场效应管分为：N沟道和P沟道。
N沟道和P沟道又分为：N沟道耗尽型和P沟道耗尽型。
场效应管的特点：1、场效应管是电压控制电流的器件，栅极电压控制漏极电流；2、场效应管的控制输入端电流极小，因此它的输入电阻超大；3、它是利用多数载流子导电，因此它有较好的温度稳定性；4、放大电路中的电压放大系数小于三极管组成放大电路的电压放大系数；5、场效应管的抗辐射能力强；6、噪声低。
MOS-FET引脚定义N沟道MOSFETP沟道MOSFET总结：有相交线的是源极，独立的是栅极或门极，剩下一个就是漏极，箭头朝里是N沟道，箭头朝外是P沟道。
MOS-FET寄生二节管方向N沟道由S指向Dp沟道由D指向S总结：二极管方向对于N沟道由S指向D，对于P沟道由D指向S，衬垫箭头方向和寄生二极管箭头方向一致。
MOS-FET电流方向电流方向由D到S电流方向由S到D总结：电流方向对于N沟道由D指向S，对于P沟道由S指向D。
场效应管的结构及工作原理(教案)
场效应管的结构及工作原理(教案)章节一：引言教学目标：使学生了解场效应管的基本概念，掌握场效应管的分类及应用领域。
教学内容：1. 场效应管的定义2. 场效应管的分类（结型场效应管、绝缘栅场效应管）3. 场效应管的应用领域教学方法：采用讲解、案例分析的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解场效应管的定义及重要性。
2. 介绍场效应管的分类及其特点。
3. 通过案例分析，使学生了解场效应管在实际应用中的重要作用。
章节二：结型场效应管的结构与工作原理教学目标：使学生掌握结型场效应管的结构特点，理解其工作原理。
教学内容：1. 结型场效应管的结构特点2. 结型场效应管的工作原理教学方法：采用讲解、实验演示的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解结型场效应管的结构特点，如源、漏、栅三端子等。
2. 通过实验演示，使学生了解结型场效应管的工作原理。
3. 分析结型场效应管的导通与截止条件。
章节三：绝缘栅场效应管的结构与工作原理教学目标：使学生掌握绝缘栅场效应管的结构特点，理解其工作原理。
教学内容：1. 绝缘栅场效应管的结构特点2. 绝缘栅场效应管的工作原理教学方法：采用讲解、实验演示的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解绝缘栅场效应管的结构特点，如源、漏、栅三端子等。
2. 通过实验演示，使学生了解绝缘栅场效应管的工作原理。
3. 分析绝缘栅场效应管的导通与截止条件。
章节四：场效应管的参数与选用教学目标：使学生了解场效应管的主要参数，掌握场效应管的选择与使用方法。
教学内容：1. 场效应管的主要参数（如跨导、漏极电流、输入阻抗等）2. 场效应管的选择与使用方法教学方法：采用讲解、案例分析的方式进行教学。
教学过程：1. 讲解场效应管的主要参数及其意义。
2. 介绍场效应管的选择与使用方法。
3. 通过案例分析，使学生掌握场效应管在实际应用中的选用技巧。
章节五：场效应管的应用举例教学目标：使学生了解场效应管在实际应用中的典型应用，提高学生的实践能力。
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教学过程
教学内容：
一、什么是场效应管？（10分钟）
1、场效应管的特点：三极管是以输入电流来控制输出电流，而场效应管则是以输入电压来控制输出电流。
属于电压控制型器件。
由于它的输入电阻高，无反向电流，因此具有噪声低、热稳定性好等优点。
（它的优点可以由学生来说，老师只作讲解）
2、场效应管的分类：（这点很简单，可由老师提出问题由学生回答，老师则板书归纳）
3、场效应管的符号：
注意：N沟道与P沟道场效应管符号的区别，符号中箭头的指向与前面所学过的二极管、三极管一样是由P区指向N区。
在N沟道场效应管中，S是N型半导体，于是G是P型半导体，在符号中箭头就由G指向S。
反之，在P沟道场效应管中，S是P 型半导体，G是N型半导体，在符号中箭头指向就是由S指向G。
二．结场效应管的结构和工作原理（15分钟）
先以N沟道结场效应管为例说明其结构和工作原理。
1、结构：注意讲清楚两个PN结、三个电极。
在N型半导体两侧各扩散两个P型区，形成两个PN结。
在N型半导体两端引出漏极D、源极S；两个P区联在一起作为栅极G；三个电极，漏极D、源极S、栅极G；
2、工作原理：
（1）正常情况下，G极空置，将D、S极加上正电压U DS，电路中就会有电流I D，因为N型半导体就是导体，是可以导电。
我们称这条导电区域为导电沟道。
问：这个电流的大小与什么因素有关？（只与电压U DS大小有关，如果U DS不变则电流I D也不会改变）
（2）问：如何控制电流I D呢？
我们在栅、源之间接负电压V GS。
于是两个PN结都处于反向偏置状态。
2、输出特性曲线（不作重点内容，学生了解一下就行）（5分钟）
输出特性曲线是指在V GS一定的情况下，I D与V DS的关系。
引导学生看曲线图与三极管的输出特性曲线有点相似。
不过它的三个区的名称不同。
分别叫作：
（1）可调电阻区，I D随V DS作线性变化，
（2）饱和区，V GS不变，则I D也不随V DS变化，这时I D只受V GS电压的控制。
（3）击穿区，V DS增到一定程度，I D突然增大，出现击穿。
小结：场效应管的特点：
1、场效应管是用输入电压控制输出电流的，属于电压控制器件。
三极管属于电流控制器件。
2、场效应管工作时输入端G、S端的PN结处于反偏，因此输入电阻极高，这对于放大微弱信号非常有利。
而三极管工作时输入端B、E端的PN结处于正偏，因此输入电阻很低。
3、场效应管工作时只有扩散电流，没有漂移电流，因此它又叫单极型晶体管。
而三极管不仅有扩散电流（发射结电流），还有漂移电流（集电结电流），因此它叫双极型晶体管。
课堂练习（10分钟）
结型场效应管练习题
一．填空题
1．场效应管是一种控制型器件，它分为管和管两种。
2．场效应管有三个电极，即：，，。
3．当时的漏极电流称为漏极饱和电流，用I DSS表示。
4．N沟道JFET正常工作时V GS为＿＿＿电压，P沟道JFET正常工作时V GS为＿＿＿电压。
5．场效应管的输出特性曲线可分为______________、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿三个区。
二、单项选择题
1．结型场效应管中，由同一块半导体两端引出的两个电极是（）
A、源极和栅极
B、源极和漏极
C、漏极和栅极
D、栅极和发射极
2．结型场效应管在工作时两个PN结的状态是（）
A、两个PN结都反偏
B、两个PN结都正偏
C、一个PN结正偏另一个反偏
3．结型场效应管的输出特性曲线中也称为放大区的是（）
A、可调电阻区
B、恒流区
C、击穿区
D、截止区
4．有下列条件（）就可以决定结型场效应管的转移特性曲线。
A、V DS和V GS
B、V DS和I D
C、V P和I DSS
D、V T和I DSS
5．下面是N沟道结型场效应管的转移特性曲线的是（）
6．饱和电流是指的（）
A、V GS＝0时的漏极电流
B、V DS＝0时的漏极电流
C、I D＝0时的栅－源电压
D、I D＝0时的漏－源电压
7．下面不是场效应管的特点是（）
A、单极型器件
B、输入电阻很大
C、热稳定性好
D、电流放大系数β很高
8．结型N沟道场效应管的PN结的宽度是随所加的反向电压V GS而变化的。
其变化是（）。