6.5认识场效应管 (课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（大连理工大学出版社）

任务5 认识场效应管 一、场效应管简介 场效应管是利用电场效应来控制晶体管的电流 场效应管是通过改变输入电压（即利用电场效应）来控制输出电流的，属于电压控制器件，它几乎不吸收信号源电流，不消耗信号源功率，因此输入电阻（109～1014Ω）高。 场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(IGFET) 目前最常用的是绝缘栅场效应管（MOS管） 绝缘栅场效应管按导电沟道形成的不同，又可分为增强型和耗尽型。 1．N沟道增强型MOS场效应管 图6-54 N沟道增强型MOS场效应管 (a) N沟道增强型MOS场效应管结构示意图 (b) UGS>UT时形成导电沟道 一块掺杂浓度较低的P型半导体作为衬底，然后在其表面上覆盖一层SiO2的绝缘层，再在SiO2层上刻出两个窗口，通过扩散工艺形成两个高掺杂的N型区(用N+表示)，并在N+区和SiO2的表面各自喷上一层金属铝，分别引出源极Source（S）、漏极Drain（D）和控制栅极Gat（G）。衬底上也引出一根引线，通常情况下将它和源极在内部相连。 2．N沟道耗尽型MOS管 耗尽型MOS场效应管是在制造过程中，预先在SiO2绝缘层中掺入大量的正离子，因此，在UGS=0时，这些正离子产生的电场也能在P型衬底中“感应”出足够的电子，形成N型导电沟道。 图6-55 N沟道耗尽型MOS管的结构示意图 图6-56 绝缘栅型场效应管电路符号 （a）N沟道增强型 （b）N沟道耗尽型 （c）N沟道MOS管简化符号 （d）P沟道增强型 （e）P沟道耗尽型 （f）P沟道MOS管简化符号 二、场效应管放大电路及应用 1．场效应管放大电路 图6-57 自偏压电路 这种偏置方式靠漏极电流ID在源极电阻RS上产生的电压为栅源极间提供一个偏置电压UGS，故称为自偏压电路。 静态时，源极电位US=IDRS。由于栅极电流为零，RG上没有电压降，栅极电位UG=0，因而栅源偏置电压UGS=UG－US=－IDRS。 耗尽型MOS管也可采用这种形式的偏置电路。 2．场效应管的应用 MOS管不能单独使用，主要是构成大规模集成电路。由MOS管构成的集成电路被称为CMOS集成电路。在汽车上有由单极型场效应管构成的集成电路逻辑门电路，称为MOS门电路。CMOS门电路是一个非门电路（属于MOS门电路的一种），具有工作稳定性好、开关速度快、抗干扰能力强等优点，应用很广泛。 任务6 了解集成运算放大器在汽车上应用 集成电路Integrated Circuit，缩写为IC。 现在使用的集成运算放大器，简称集成运放，是一种高放大倍数（104～106）的直接耦合放大电路。它在不同的外接反馈网络配合下，能够实现比例、加、减、乘、除、微分、积分等数学运算。 一、集成运算放大器简介 图6-59 集成运算放大器的组成框图 1. 集成运放的组成 2、集成运算放大器的外形和电路符号 图6-60 几种常用汽车集成电路的外形 集成运算放大器的外形有双列直插式、扁平式、金属圆壳式三种。 FOO7集成电路是具有8线金属圆壳封装的固体器件，它的引脚排列见图6-61，管脚2、3分别为反相输入端和同相输入端，管脚6为输出端，管脚4、7分别为外接负、正直流电源端，其余管脚用于外接其他元件。 图6-61 F007管脚排列 ＋ － u－ u+ uo 集成运算放大器符号 － ＋ ＋   反相输入端 u－ 同相输入端 u+ 输出端 uo 旧符号： 国标符号： 二、由集成运放组成的几种基本放大器电路 先介绍几个概念：反馈、正反馈、负反馈。 电路的反馈：将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路（称为反馈电路或反馈网络）以一定的方式送回到放大电路的输入端，并同输入信号一起参与控制作用，以使放大电路某些性能获得改善的过程。 图6-63 反馈放大电路框图 负反馈： 若反馈信号XF与输入信号Xi相位相反，反馈使净输入信号XB（也叫有效输入信号）小于输入信号Xi，从而使放大电路的放大倍数降低，这种反馈叫负反馈。 正反馈： 凡是引入反馈信号XF后，XB＞Xi，使放大电路的放大倍数升高，这种反馈叫正反馈。 1．反相比例运算电路 图6-64 反相比例运算电路 为使电路对称，平衡电阻R2的阻值为：R2为R1与Rf 的并联电阻值，使差动输入级的静态电阻尽可能平衡。 放大倍数为： 图6-65 反相比例运算电路的等效电路 图6-65 反相比例运算电路的