场效应管及其应用电路
场效应管放大电路原理及应用
场效应管放大电路原理及应用
一、偏置电路有自生偏置和混合偏置两种方法，表1电路I利用漏极电ID通过Rs所产生的IdRs作为生偏置电压，即Ugs=-IdRso可以稳定工作点。
|IdRs| 越大，稳定性能越好，但过负的偏置电压，会使管子进入夹断而不能工作。
若采用如表2和表3混合偏置电路就可以克服上述缺陷。
它们是由自生偏压和外加偏置组成的混合偏置，由于外加偏压EdRp（Rp为分压系数）提高了栅极电位，以便于选用更大的IdRs来稳定工作点，电路2、3中Rg的作用是提高电路输入电阻二、图解法用图解法求电路的静态工作点如下：
常用场效应管放大电路1
2
3
公式
Ku=-gm(Rds//Rd)Ku=-gmRb(当RdsRd)Rt=Rg//Rgs=RgRO=Rg
Ku=-gm(Rds//Rd)Ku=-gmRd(当RdsRd)Rt=Rg+R1//R2=RgRo=Rd
Ku=gmRs(1+gmRs)Rt=Rg+(R1//R2)=RgRo=Rds/(1+gmRds)=1/gm
偏置方式
自生偏压因为：Us=RgIb及Ug=0所以：Ugs=-RsIo
自生偏压Us=IdRs外加偏压Ug=EdRp所以：Ugs=EdRp-IdRs分压系数：Rp=R2/R1+R2
与式边相同
（1）写出直流负载线的方程为：Uds=Ed-Id(Rd+Rs)=15-3.2Id令ID=0，则UDS=15伏，在横坐标上标出N点，又令UDS=0，得ID=4.7毫安，在纵坐标。
场效应管在开关电路中的应用
应用场景
描述
示例
电机控制
MOSFET可用作电机驱动器的开关，控制电机的启停和转向。
N沟道或P沟道MOSFEБайду номын сангаас驱动单相或三相电机，实现电机的正反转和速度控制。
灯光控制
在照明系统中，MOSFET可用于控制LED灯或其他类型灯具的开关。
使用MOSFET构建的LED驱动器，通过控制栅极电压来点亮或熄灭LED灯。
电源管理
在电源管理电路中，MOSFET可用作电源开关，控制电源的通断和电压转换。
笔记本电脑等便携式设备中的电源管理芯片，利用MOSFET实现电池的充放电控制。
数字逻辑电路
MOSFET可用于构建数字逻辑门（如与门、或门、非门等），进而实现复杂的数字逻辑系统。
使用MOSFET构建的与非门（NAND）电路，通过组合多个与非门可以实现任意逻辑功能。
高功率应用
由于MOSFET能够承受较大的电流和电压，因此特别适用于电机、变压器等大功率应用。
工业级逆变器中的MOSFET开关，用于将直流电转换为交流电，驱动大功率电机。
快速切换
MOSFET在饱和区域之间可以快速切换，这使得它在需要高频开关的应用中非常有用。
PWM（脉冲宽度调制）控制器中的MOSFET，通过调整占空比来控制电机的转速。
2.3 场效应管及其应用与分析
2. 伏安特性
饱和漏极电流 夹断电压
饱和漏极电流
Ｏ
夹断电压
uGS 取正、负、零都可以，因此使用更方便。
当DNMOS管工作于放大区时，
– 3 O uGS /V
P 沟道结型FET
iD
/mA uGS
=
0
V
1V
2V
iD /mA IDSS UGS(off)
3V
O
－ uDS /V
O 3 uGS /V
当工作于放大区时,
iD
K (uGS
UGS(off) )2
IDSS (1
uGS U GS(off)
)2
例2.3.1
有四种场效应管，其输出特性或饱和区转移特性分别如 图所示，试判断它们各为何种类型管子？对增强型管， 求开启电压UGS(th) ；对耗尽型管，求夹断电压UGS ( off ) 和饱和漏极电流IDSS 。
型即 Metal－Oxide－Semiconductor
增强型
type Field Effect Transistor）
P沟道
耗尽型
2.3.1 MOS场效应管的结构、工作原理及伏安特性
一、N 沟道增强型 MOSFET 1. 结构与符号
简称NEMOS管
简化的结构示意图
2.3.1 MOS场效应管的结构、工作原理及伏安特性
IDQ=4mA 和IDQ＝1mA
由IDQ=4mA，得UGSQ= 4mA×2k= 8V，其值小于UGS(off) ， 对应的IDQ应为零，可见不合理，应舍弃。方程解应为
场效应管的工作原理及应用
场效应管的工作原理及应用一、场效应管的基本原理场效应管（FET）是一种基于电场效应的半导体器件，它主要由三个区域组成：栅极（Gate）、漏极（Source）和源极（Drain）。
场效应管的工作原理是通过在栅极施加电压来控制漏极和源极之间的电流。
实际上，场效应管的工作原理与双极型晶体管（BJT）有很大的不同。
BJT是通过调节基极电流来控制集电极电流，而FET则是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
这种控制电压的方式使得场效应管具有以下优点：•输入电阻高：场效应管的输入电阻非常高，这意味着输入信号对于场效应管来说几乎没有损耗。
•输出阻抗低：场效应管的输出电阻非常低，可以提供较大的输出功率。
•可靠性好：场效应管的制造工艺相对简单，因此具有较高的可靠性。
二、场效应管的种类及特点场效应管分为三种，分别是MOSFET、JFET和IGFET。
它们各自具有以下特点：1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）•结构复杂：MOSFET由金属栅极、绝缘层和半导体材料组成，结构较为复杂。
•低功耗：MOSFET的功耗较低，适用于集成电路和低功耗应用。
•可控性强：MOSFET的栅极电压可通过改变电压来控制漏极和源极之间的电流。
2. JFET（结型场效应管）•结构简单：JFET由两个半导体材料构成，结构较为简单。
•低噪声：JFET具有低噪声、高增益和大动态范围的特点，适用于音频放大器等应用。
•可控性弱：JFET的控制电压较低，控制灵敏度相对较弱。
3. IGFET（绝缘栅极场效应管）•高速开关：IGFET具有较高的开关速度和低损耗，适用于高频功率放大器等应用。
•可控性中等：IGFET的栅极电压对电流的控制相对较强，但仍不及MOSFET。
三、场效应管的应用场效应管广泛应用于各种电子设备和系统中，包括但不限于以下领域：1.放大器：由于场效应管具有高输入电阻和低输出阻抗的特点，因此可以用作信号放大器。
在音频放大器、射频放大器、视频放大器等设备中，场效应管常被用来放大弱信号。
场效应管的导通条件及应用
场效应管的导通条件及应用场效应管是一种电子器件，主要通过控制栅极电压来调节源极和漏极之间的电流，实现信号放大、开关和调节等功能。
场效应管有不同的导通条件和应用。
场效应管的导通条件包括沟道导通条件和增强型导通条件。
沟道导通条件下，场效应管的栅极电压高于沟道阈值电压时，沟道中的电子会受到栅极的吸引而形成导电通道，电流可以从源极流向漏极。
沟道导通状态可以通过增加栅极电压或减小源极电压来实现。
这种导通条件下，场效应管的电流与输入电压之间是线性关系，因此适用于信号放大等应用。
增强型导通条件下，场效应管的栅极电压仍然高于沟道阈值电压，但栅极电压还需要足够高，使得栅极电场足够强，使电子能够克服阻挡层电势垒的影响，从而形成一个更大的导电通道。
增强型导通的特点是栅极电流相对较小，电流放大倍数也相对较大。
这种导通条件下，场效应管适用于开关和调节等应用。
场效应管具有很多应用，其中最常见的应用是放大器。
因为场效应管具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，所以可以用来放大信号。
场效应管放大器可以用于音频放大器、射频放大器、磁头放大器等。
此外，场效应管还广泛应用于开关电路。
通过调节栅极电压，可以控制场效应管的导通和截止，实现电路的开关功能。
场效应管开关电路广泛应用于电源开关、照明控制、电机驱动等领域，具有体积小、速度快、可靠性高等优点。
场效应管也可以用于调节电路。
通过改变栅极电压，可以调节场效应管的导通程度，从而调节电路中的电流和电压。
因此，场效应管调节电路可以用于电源调节器、稳压器、电压控制振荡器等。
另外，场效应管还可以用于放大器的输入阻抗匹配。
场效应管的输入阻抗高，可以与信号源进行良好的匹配，有效地提取信号。
这种应用在天线前置放大器、前级放大器等电路中常见。
总之，场效应管的导通条件和应用十分丰富和多样化。
它在电子电路中起到信号放大、开关和调节等功能，广泛应用于通信、音视频、电力等领域，为现代电子技术的发展做出了巨大贡献。
15n10场效应管 典型应用电路
15n10场效应管典型应用电路下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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15n10场效应管是一种常见的场效应管型号，具有良好的导电性能和稳定性，广泛应用于各种电子设备中。
80nf70场效应管的逆变电路
80nf70场效应管的逆变电路场效应管（FET）是一种半导体器件，广泛应用于电路设计中。
其中，80NF70场效应管是常见的一种型号，具有低导通电阻、高开关速度和较低功耗等特点。
在逆变电路中，80NF70场效应管的应用可以实现信号的反向转换，将直流电压转换为交流电压。
本文将介绍80NF70场效应管的逆变电路原理及其应用。
一、逆变电路原理简介逆变电路是将直流电压转换为交流电压的电路。
其基本原理是利用开关器件控制直流电源的导通和截断，使得输出端产生交流电压。
逆变电路的常见应用包括交流电源的转换、驱动电机以及可逆变频调速系统等。
二、80NF70场效应管80NF70场效应管是一种n沟道MOSFET（MOS场效应管）。
它采用n沟道结构，导通电阻较小，电流承载能力较强，适用于高频应用。
该场效应管的最大漏源电压（Vdss）为80V，漏源电流（Id）为70A，具有较低的导通电阻和额定电流。
三、80NF70场效应管逆变电路设计下面是一种基于80NF70场效应管的逆变电路设计：1. 电路图：```—————————————————| |DC电源 80NF70场效应管| |—————————————————```2. 电路描述：该逆变电路采用单管结构，使用一个80NF70场效应管进行控制。
DC电源为输入端，80NF70场效应管连接在电源和地之间。
通过改变80NF70场效应管的控制信号，可以实现对输出端的电压反向转换。
3. 工作原理：当控制信号施加在80NF70场效应管的栅极上时，栅极电位高于沟道以下的沟道恢复电压，使得场效应管导通。
此时，电源的正极连接到输出端，产生正向电压。
当控制信号减小或消失时，栅极电位低于沟道以下的沟道恢复电压，场效应管截断。
此时，电源的正极不再连接到输出端，输出端电压降为低电平。
四、80NF70场效应管逆变电路的应用80NF70场效应管逆变电路可应用于许多领域，如：电力电子、电机控制等。
下面以太阳能逆变器为例，说明该电路的应用。
模拟143 场效应管改.ppt
场效应管及其应用电路
（1）导电沟道形成原理：
• 在通常情况下，源极（S）一般都与衬底极（U）相连，即
VUS=0；而正常工作时，源区和漏区的两个N+区与衬底之间的 PN结必须加反偏电压，因此，漏极对源极的电压VDS必须为正 值。 • 即正常工作时 ： VGS > 0,VDS > 0，且VDS > VGS
VGD = VGS - VDS， 相应的沟道最浅。 • 因此，在VDS作用下，导电沟道的深度是不均匀的，呈锥状变化，如 下图：
21
场效应管及其应用电路
22
场效应管及其应用电路
23
（3）沟道长度调制效应
场效应管及其应用电路
• 但在实际上，预夹断后，继续增大VDS，夹断点A会略向源
极S方向移动，导致A点到S极之间的沟道长度略有减小，相 应的沟道电阻就略有减小，从而有更多电子漂移到A点，造 成ID略有增大，如上图中虚线所示，这种效应我们称为场效 应管的沟道长度调制效应。
1
场效应管及其应用电路
• 其中MOS场效管具有制造工艺简单，占用 芯片面积小，器件的特性便于控制等特点。 因此MOS管是当前制造超大规模集成电路的 主要有源器件，并且已开发出许多有发展 前景的新电路技术。
2
场效应管及其应用电路
一、MOS场效应管
• MOS管又分为 增强型（EMOS）两种
•
耗尽型（DMOS）
32
场效应管及其应用电路
33
场效应管及其应用电路
三、耗尽型MOS场效应管（DMOS）
（1）结构： DMOS与EMOS管在结构上类似，唯一差别为：
衬底表面扩散了一薄层与衬底导电类型相反的掺杂区，作 为漏、源区之间的导电沟道，如下图： （2）相对应的电路符号：
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D ID P
NN
S
UDS=0U时 UDS
UGS越大耗尽区越宽， 沟道越窄，电阻越大。
D
但区当宽度UG有S较限小U，D时存S=，在0U耗导时尽
电沟道。DS间相当于 线I性D 电阻。
P
UDS
G NN
UGS S
UGS达到一定值时 （夹断电压UP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，即
使UDS 0U，漏极电 D ID
3.2 绝缘栅场效应管
3.2.1 结构和电路符号
s源极
氧化层
二氧化硅
绝缘层
N+
耗尽层
g栅极
d漏极 金属铝
P型衬底
N+ 耗尽层
SG
N P
D 金属铝
两个N区 N
B衬底引线
D
G
P型基底 SiO2绝缘层
S
导电沟道
N沟道增强型
SG D
N
N
P
予埋了导 电沟道
D
G S
N 沟道耗尽型
SG D PN P
D
G S
参数 型号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C
PDM mW
100 100 100 100 100
IDSS mA
<0.35
<1.2 6～11 0.35～1.2 0.3～1
VRDS VRGS
V
V
>20 >20
>20 >20
>20 >20
>12 >25
-25
VP
gm
V mA/ V
P 沟道增强型
SG D
P
P
N
予埋了导 电沟道
D G
S
P 沟道耗尽型
3.2.2MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
UGS=0时
UGS UDS
S GD
ID=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于
两个反接的 PN结
UGS>0时
UGS UDS S GD
N
N
P
UGS UDS S GD
N
N
P
UGS UDS S GD
1.自偏压电路
Cb1 + ui −
+UDD RD Cb2
+
T
RG
uo RS C
−
+UDD RD
RG
RS
U GSQ U GQ U SQ 0 I DQ RS I DQ RS
N
N
P
UGS UDS
UDS增加，UGD=UT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
S GD ID
N
N
P
夹断后，即
使UDS 继续 增加，ID仍
呈恒流特性。
绝缘栅型场效应管特性曲线
1)增强型MOS管
开启 电压
2)耗尽型MOS管
夹断 电压
各种场效应管所加偏压极性小结
结型PN沟沟道道((uuGGSS＞＜00)) 场效应管绝缘栅型耗增尽强型型PPNN沟沟沟沟道道道道((((uuuuGGGGSSSS＜极＞极0性0性)) 任任意意))
5
uDS=uGS−UP
iD / mA
6 IDSS
5
4
B
1V
3
2
C −2 V
4
3
U DS>4V
2
1
RDS 大 D
−3 V
UP=−4 V
UP=-4 V
1
0
4
8 12 截止区
16
20
24 UDSS
uDS / V
输出特性曲线
-4
-3 -2 -1
0 uGS / V
转移特性曲线
主要参数
① 夹断电压UP (或UGS(off))： 漏极电流约为零时的UGS值 。
ID
变窄U，GS从继上续至减下小呈，楔沟形道分继布续。变窄
靠压在漏当UU预当极GGU夹S沟D处称D=断S道U出增为G处夹现加夹S-断U预到断D时夹S使电=，断U压U对GP。UD应=P U（的P 时或栅，源在电紧 此U时GSU(ofDf)S） 。 夹断区延长 对于沟N道沟电道阻的JFEITD基，本UP不<0变。
g
③①②UUUGGDSS和S对对U沟沟DS道道同的的时控控作制制用作作时用用
P NP UDS
UGS
当当UUGGPSS=＜<0U0时G时S，<0U时DS，导电I沟D 道更容易夹断，
IS (a)
使P对N靠沟G于结近道、同反漏变D样偏间极窄的P处。UN的耗D结S耗尽，的尽层反ID层加的向加厚值电宽比压，U增G沟加S=道，0时的值要小。
-4 ≥2 -4 ≥3 -5.5 ≥8
-4 ≥2
fM MHz 300
90
1000
双极型三极管与场效应三极管的比较
3.3 场效应管放大电路
d
g
RD RL
uo
s g
RD RL
uo
ui
s
ui
d
s
d
g RD RL
uo
(a)
（a）共源电路
(b)
（b）共漏电路
(c)
（c）共栅电路
3.3.1场效应管放大电路的直流偏置与静态分析
漏端的沟道被夹断， 称为予夹断。
D UDS增大则被夹断 区向下延伸。
G N
UGS<Up UGD=UP时 ID UDS N
UGS S
此时，电流ID由未 被夹断区域中的载 流子形成，基本不 随UDS的增加而增 加，呈恒流特性。
G
UGS
UGS<Up UGD=UP时 D ID
UDS NN
S
工作原理
ID
② 饱和漏极电流IDSS： UGS=0时对应的漏极电流。
③ 低频跨导gm：
gm
iD uGS
U DS
或
gm
2IDSS
(1
UGS UP
UP
) （ UP
UGS
0）
低频跨导反映了UGS对iD的控制作用。gm可以在转移 特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。
④ 输出电阻rd：
rd
UDS iD
U GS
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
3.2.3
1.直流参数
gm
I D U G S
U DS 常数
gm
ID U GS
2IDSS UP
(1 UGS )( UP
UP uGS 0
)
iD / mA
iD / mA
uDS=常数
Q UGS
ID
ID
O
uGS
/
V O
Q UGS uDS / V
rd
uDS iD
U GS
PDm IDU DS
几种常用场效应三极管的主要参数
g
P
P
N
UDS
UGS
IS
(b)
ID
g UGS
P UDS
IS
(c)
ID 0
UGS
UP
夹断电压
IDSS 饱和漏极电流
夹断区
5V 4V 3V 恒流区 2V 1V
输出特性曲线 ID 0 U DS
可变电阻区
UGS=0V
予夹断曲线
iD / mA
可变电阻区
击穿区
6 RDS
恒流区(放大区)
小
A uGS=0 V
3.1 结型场效应管
• 结构 • 工作原理
• 输出特性 • 转移特性 • 主要参数
D漏极
G(栅极)
N PP
两边是P区 导电沟道
S源极
D漏极
G(栅极)
N PP
D G
D G
S
S
S源极
D漏极
G(栅极)
P NN
P沟道结型场效应管
D
D
G
G
S
S
S源极
PN结反偏，UGS 越大则耗尽区越 宽，导电沟道越 窄。
流ID=0A。
P
G NN
UDS=0时 UDS
UGS S
越靠近漏端，PN 结反压越大
G
UGS<Up且UDS>0、UGD<UP时 耗尽区的形状
D ID
P
UDS
NN
UGS S
沟道中仍是电阻 特性，但是是非 线性电阻。
G
UGS<Up且UDS较大时UGD<UP 时耗尽区的形状
D ID
P
UDS
NN
UGS S