2场效应管的特性.PPT

1．掌握场效应管的特性和参数的测试方法。 2．掌握场效应管放大器性能的调测方法。 二、实验原理与设计方法 1.场效应管的分类 场效应管（FET）是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中 。 场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）.结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属--氧化物--半导体场效应管（MOS管） 。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道 。 结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的，输入电阻（105～1015）之间； 绝缘栅型是利用感应电荷的多少来控制导电沟道的宽窄从而控制电流的大小，其输入阻抗很高(栅极与其它电极互相绝缘)。它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位 。 下面以N沟道.结型场效应管为例说明场效应管的特性. 图1.1为场效应管的漏极特性曲线。输出特性曲线分为三个区：可变电阻区、恒流区和击穿区 。 （ 1） 可变电阻区： 图中VDS很小，曲线靠近左边。它表示管子预夹断前电压.电流关系是：当VDS较小时，由于VDS的变化对沟道大小影响不大，沟道电阻基本为一常数，ID基本随VGS作线性变化。 当VGS恒定时，沟道导通电阻近似为一常数，从此意义上说，该区域为恒定电阻区，当VGS变化时，沟道导通电阻的值将随VGS变化而变化，因此该区域又可称为可变电阻区。利用这一特点，可用场效应管作为可变电阻器 。 （2）恒流区:图中VDS较大,曲线近似水平的部分是恒流区,它表示管子预夹断后电压.电流的关系,即图1.1两条虚线之间即为恒流区(或称为饱和区)该区的特点是ID的大小受VGS可控, 当VDS改变时ID几乎不变，场效应管作为放大器使用时，一般工作在此区域内。 （3）击穿区：当VDS增加到某一临界值时，ID开始迅速增大, 曲线上翘, 场效应管不能正常工作,甚至烧毁，场效应管工作时要避免进入此区间. 场效应管的特性曲线可以用晶体管图示仪测试，也可以用逐点测量法测试。图1.2是用逐点测量法测试场效应管特性曲线的原理图。场效应管的转移特性曲线是当漏源间电压VDS保持不变，栅源间电压VGS与漏极电流ID的关系曲线，如图1.3所示： 在上图中，先调节VDD使VDS固定在某个数值上，当栅源电压VGS取不同的电压值时（调节RW），ID也将随之改变，利用测得的数据，便可在VGS～ID直角坐标系上画出如图3.2.3的转移特性曲线。当VDS取不同的数值，便可得到另一条特性曲线。ID=0时的VGS值为场效应管的夹断电压VP,VGS=0时的ID值为场效应管的饱和漏极电流IDSS。 漏极特性曲线是当栅源间电压VGS保持不变时，漏极电流ID与漏源间电压VDS的关系曲线，当VDS取不同的数值时便可测出与之对应的ID值，对于不同的VGS可以测得多条漏极特性曲线。 晶体管是电流控制器件，作放大器件用时，发射结必须正偏。场效应管是电压控制器件，N沟道结型场效应管工作时G、S间必须加反向偏置电压。 结型场效应管有三个电极，即源极S、栅极G和漏极D，可以用数字万用表测量二极管导通电压的方法，先把栅极找出，根据栅极相对于源极和漏极都为PN结，用类似测量二极管的办法，把栅极找出。根据导通时万用表表笔极性和栅、源、漏极连接关系判断沟道类型，若导通时红表笔接公共端栅极，则场效应管为N沟道型。 而结型场效应管的源极和漏极一般可对调使用，所以不必区分。测的依据是，源极和漏极之间为一个半导体材料电阻，用万用表置于电阻挡，分别测量源极对漏极、漏极对源极的电阻值，它们应该相等。 场效应管的种类和系列品种比较多，但它们的电路测试原理和测量方法基本相同。在运输和存放绝缘栅型场效应管时，由于其输入电阻非常高，抗静电能力差，管内不存在保护性元件，一般将它的三只管脚短路保存，以免静电感应而击穿其绝缘层，待测试电路与其可靠连接后，再把短路线拆除，然后进行测量。测试操作过程应十分细心周密，稍有不慎，造成栅极悬空，很可能造成损坏。 1)静态工作点的测试 上图为场效应管共源极放大器实验电路图。该电路采用的自给偏压的方式为放大器建立静态工作点，栅极通过R1接地，因R1中无电流流过，所以栅极与地等电位。即VG=0，可用万用表测出静态工作点IDQ和VDSQ