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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 4.结型场效应管的管脚识别: 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. 5.常效应管与晶体三极管的比较 场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管. 场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件. 有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好. 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用. 一、场效应管的结构原理及特性 场效应管有结型和绝缘栅两种结构，每种结构又有n沟道和p沟道两种导电沟道。 1、结型场效应管（jfet） （1）结构原理 它的结构及符号见图1。在n型硅棒两端引出漏极d和源极s两个电极，又在硅棒的两侧各做一个p区，形成两个pn结。在p区引出电极并连接起来，称为栅极go这样就构成了n型沟道的场效应管 图1、n沟道结构型场效应管的结构及符号 由于pn结中的载流子已经耗尽，故pn基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，从图1中可见，当漏极电源电压ed一定时，如果栅极电压越负，pn结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源极之间导电的沟道越窄，漏极电流id就愈小；反之，如果栅极电压没有那么负，则沟道变宽，id变大，所以用栅极电压eg可以控制漏极电流id的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。 （2）特性曲线 1）转移特性 图2（a）给出了n沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线，称为转移特性曲线，它和电子管的动态特性曲线非常相似，当栅极电压vgs=0时的漏源电流。用idss表示。vgs变负时，id逐渐减小。id接近于零的栅极电压称为夹断电压，用vp表示，在0≥vgs≥vp的区段内，id与vgs的关系可近似表示为： id=idss（1-|vgs/vp|） 其跨导gm为：gm=（△id/△vgs）|vds=常微（微欧）| 式中：△id------漏极电流增量（微安） ------△vgs-----栅源电压增量（伏） 图2、结型场效应管特性曲线 2）漏极特性（输出特性） 图2(b)给出了场效应管的漏极特性曲线，它和晶体三极管的输出特性曲线 很相似。 ①可变电阻区（图中i区）在i区里vds比较小，沟通电阻随栅压vgs而改变，故称为可变电阻区。当栅压一定时，沟通电阻为定值，id随vds近似线性增大，当vgs＜vp时，漏源极间电阻很大（关断）。ip=0；当vgs=0时，漏源极间电阻很小（导通），id=idss。这一特性使场效应管具有开关作用。 ②恒流区（区中ii区）当漏极电压vds继续增大到vds＞|vp|时，漏极电流，ip达到了饱和值后基本保持不变，这一区称为恒流区或饱和区，在这里，对于不同的vgs漏极特性曲线近似平行线，即id与vgs成线性关系，故又称线性放大区。 ③击穿区（图中ⅲ区）如果vds继续增加，以至超过了pn结所能承受的电压而被击穿，漏极电流id突然增大，若不加限制措施，管子就会烧坏。 2、绝缘栅场效应管 它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属---氧化物---半导体场效应管，简称mos场效应管。 （1）结构原理 它的结构、电极及符号见图3所示，以一块p型薄硅片作为衬底，在它上面扩散两个高杂质的n型区，作为源极s和漏极d。在硅片表覆盖一层绝缘物，然后再用金属铝引出一个电极g（栅极）由于栅极与其它电极绝缘，所以称为绝缘栅场面效应管。 图3、n沟道（耗尽型）绝缘栅场效应管结构及符号 在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的n区接通，形成了导电沟道，即使在vgs=0时也有较大的漏极电流id。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流id随着栅极电压的变化而变化。 场效应管的式作方式有两种：当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型，当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。 （2）特性曲线 1）转移特性（栅压----漏流特性） 图4（a）给出了n沟道耗尽型绝缘栅场效应管的转移行性曲线，图中vp为夹断电压（栅源截止电压）；idss为饱和漏电流。 图4（b）给出了n沟道增强型绝缘栅场效管的转移特性曲线，图中vr为开启电压，当栅极电压超过vt时，漏极电流才开始显著增加。 2）漏极特性（输出特性） 图5（a）给出了n沟道耗尽型绝缘栅场效应管的输出特性曲线。 图5(b)为n沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线 。 图4、n沟道mos场效管的转移特性曲线 图5、n沟道mos场效应管的输出特性曲线 此外还有n衬底p沟道（见图1）的场效应管，亦分为耗尽型号增强型两种， 各种场效应器件的分类，电压符号和主要伏安特性（转移特性、输出特性） 二、场效应管的主要参数 1、夹断电压vp 当vds为某一固定数值，使ids等于某一微小电流时，栅极上所加的偏压vgs就是夹断电压vp。 2、饱和漏电流idss 在源、栅极短路条件下，漏源间所加的电压大于vp时的漏极电流称为idss。 3、击穿电压bvds 表示漏、源极间所能承受的最大电压，即漏极饱和电流开始上升进入击穿区时对应的vds。 4、直流输入电阻rgs 在一定的栅源电压下，栅、源之间的直流电阻，这一特性有以流过栅极的电流来表示，结型场效应管的rgs可达1000000000欧而绝缘栅场效应管的rgs可超过10000000000000欧。 5、低频跨导gm 漏极电流的微变量与引起这个变化的栅源电压微数变量之比，称为跨导，即 gm= △id/△vgs 它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个参数，也是衡量放大作用的重要参数，此参灵敏常以栅源电压变化1伏时，漏极相应变化多少微安（μa/v）或毫安（ma/v）来表示

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