2022-2023学年高二物理竞赛课件：场效应管及其放大电路

场效应管及其放大电路 场效应管及其放大电路 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。 结型场效应管 按结构不同场效应管有两种: 绝缘栅型场效应管 本节仅介绍绝缘栅型场效应管 按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类 每类又有N沟道和P沟道之分 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 集成功率放大器 使喇叭相当于纯电阻负载 去耦，防止低频自激 消振，防止高频自激 集成功放LM386接线图 特点: 工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。 。 + + ∞ . 3 2 ui 。 。 + _ + + 4 7 5 8 + +UCC LM386 + uo + _ 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 R1 RL uI T1 T2 +UCC C A uo + + - + - R2 D1 D2 动态时，设ui 加入正弦信号。正半周T2 截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。负半周T1截止，T2基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。 静态时T1、T2 两管发射结电压分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态。 (5) 克服交越失真的电路 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 4 ui uo + –UCC T1 T2 +UCC RL – 2. OCL电路 ic1 ic2 静态时： ui = 0V, iC1 0， iC2 0 uo = 0V。 动态时： ui < 0V T2导通，T1截止 ui > 0V T1导通，T2截止 特点： 双电源供电、 输出无电容器。 uo OCL原理电路 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 5 15.9.1 绝缘栅场效应管 漏极D 栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。 金属电极 (1) N沟道增强型管的结构 栅极G 源极S 1. 增强型绝缘栅场效应管 SiO2绝缘层 P型硅衬底 高掺杂N区 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 G S D 符号： 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1014 。 漏极D 金属电极 栅极G 源极S SiO2绝缘层 P型硅衬底 高掺杂N区 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 (2) N沟道增强型管的工作原理 EG P型硅衬底 N+ N+ G S D + – UGS ED + – 由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。 当栅源电压UGS = 0 时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。 S D 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 EG P型硅衬底 N+ N+ G S D + – UGS ED + – 当UGS > 0 时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层； N型导电沟道 在漏极电源的作用下将产生漏极电流ID，管子导通。 当UGS >UGS（th）时，将出现N型导电沟道，将D-S连接起来。UGS愈高，导电沟道愈宽。 (2) N沟道增强型管的工作原理 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 EG P型硅衬底 N+ N+ G S D + – UGS ED + – N型导电沟道 当UGS  UGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。在一定的UDS下漏极电流ID的大小与栅源电压UGS有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。 在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。 (2) N沟道增强型管的工作原理 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 (3) 特性曲线 有导电沟道 转移特性曲线 无导电 沟道 开启电压UGS(th） UDS UGS/ ID/mA UDS/V o UGS= 1V UGS= 2V UGS= 3V UGS= 4V 漏极特性曲线 恒流区 可变电阻区 截止区 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 N型衬底 P+ P+ G S D 符号： 结构 (4) P沟道增强型 SiO2绝缘层 加电压才形成 P型导电沟道 增强型场效应管只有当UGS  UGS(th）时才形成导电沟道。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 $