2022-2023学年高二物理竞赛课件：场效应管

场效应管 2 2 场效应管 场效应管(Field Effect Transistor,FET)是一种利用电场效应来控制电流的半导体器件（VCCS）。它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。其作用有放大、开关、可变电阻。 特点：输入电流很小，耗能小；输入电阻很大；便于集成 分类：结型（N沟道、P沟道） 绝缘栅型 增强型（N沟道、P沟道） 耗尽型（N沟道、P沟道） 3 应用举例 1. 计算机接口电路示意图 计算机 系统 工业系统 传感电路 执行机构 输入 输出 R1 R2 传输线 线性光电耦合器 功能： （1）双向数据实时传输； （2）隔离，防止现场干扰窜入计算机； （3）电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求。 4 2. 光耦合器组成的开关电路 功能： （1）实现脉冲传输； （2）实现电平转换。 低电平 VCC1 低电平 高电平 低电平 高电平 5 场效应管是一种不同于双极型晶体管（BJT）的一种半导体器件。 双极型晶体管（BJT） 有两种载流子（多子、少子） 场效应管（FET） 有一种载流子（多子） 工作机理不同 双极型晶体管（BJT） 电流控制方式 场效应管（FET） 电压控制方式 控制方式不同 6 N P+ P+ 以N型半导体作衬底 上下各引出一个电极 左右各引出一个电极 两边个引出一个电极 两边各引出一个电极 N沟道结型场效应管的结构 1.4.1结型场效应管 两边扩散两个高浓度的P型区 7 漏极D(drain) 源极S(source) 栅极G(gate) N P+ P+ N型导电沟道 符号 称为N沟道JFET g d s N沟道 N沟道结型场效应管的符号 8 符号 P沟道JFET结构示意图 P N+ N+ P型导电沟道 S G D g d s P沟道 P沟道结型场效应管的结构及符号 9 1．uDS=0时，uGS对沟道的控制作用 a．当uGS=0时 N P+ P+ N型导电沟道 S G D =0 沟道无变化 一、结型场效应管的工作原理 为了保证结型场效应管正常工作，两个PN结都工作在反偏状态，栅源之间加反向偏压，即对于N沟道管uGS<0;为了保证UDS加入后PN结仍然不会正偏，漏源之间加正向偏压，即uDS>0，以形成漏极电流iD。 10 b．UGS(off)<uGS<0 N P+ P+ N型导电沟道 S G D =0 P+ + - (a) PN结加宽 (b) PN结主要向N区扩展 (c) 导电沟道变窄 (c) 导电沟道电阻增大 11 N P+ P+ N型导电沟道 S G D =0 P+ P+ (a) PN结合拢 (b) 导电沟道夹断 c． 0> uGS=UGS(off) UGS(off)—— 栅源截止电压或夹断电压 + - 12 N P+ P+ N型导电沟道 S G D =0 – + 2．当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用 $