5.9绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路(课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（电子工业版）

——电子助听器安装 项目五 三极管放大电路 知识重点 1. 二极管单向导电性 2.三极管放大作用、开关作用及所需条件 3.三极管放大电路的组成，静态和动态参数的估算 知识难点 1.三极管放大电路的微变等效电路 2. 分压式放大电路稳定静态工作点原理 3. 反馈判断及对电路影响 4. OTL功率放大电路工作原理 教学导航 必须掌握的理论知识 1. 二极管、三极管表示符号、作用、工作条件和伏安特性 2. 共射极放大电路的电路结构；静态分析和动态分析的估算法 3. 静态工作点的作用 4.分压式放大电路的特点及稳定静态工作点的作用 5. 射极输出器的特点及应用 6.反馈的概念和对放大电路的影响 7．OTL互补对称功率放大电路的工作原理 必须掌握的技能 1．利用万用表判断二极管、三极管的好坏和管脚； 2．电子电路的基本组装技能 教学导航 主要内容 项目任务 实物图 器械与元件 背景知识 任务操作与指导 考核要求 ———电子助听器安装 项目任务 实物图 器械与元件 序号 分类 名称 型号规格 数量 1 VT1~VT4 晶体管 9015 4 2 R1 电阻 2.2KΩ 1 3 R2、R4、R7、R10 电阻 1 KΩ 4 4 R3,R5,R8 电阻 1.5 KΩ 3 5 R11、R12、R13、R14 电位器 100 KΩ 4 6 R6 电阻 270 KΩ 1 7 R9 电阻 100 KΩ 1 8 C1 电解电容 1μF /16V 1 9 C2 电解电容 100μF/16V 1 10 C3～C5 电解电容 10μF/16V 3 11 耳机 8Ω 1 12 其他 BM驻极体传声器\电池1.5V\屏蔽线\印制板 5.1 二极管 5.2 三极管 5.3 共射极放大电路 5.4 分压式偏置电路 5.5 多级放大电路 5.6 放大电路中的负反馈 5.7 差分放大电路 5.8 功率放大电路 5.9 绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路 背景知识 5.9绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路 知识分布网络 绝缘栅型场效应管 结构和工作原理 放大电路 5.9绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路 1、绝缘栅场效应管的分类和符号 绝缘栅场效应管的栅极与源极和漏极之间是完全绝缘的，因此称为绝缘栅场效应管，目前应用最广泛的是由金属（电极）、氧化物（绝缘层）和半导体组成的金属（M）-氧化物(O)-半导体(S)场效应管，简称MOS管，它有N沟道和P沟道两类，每一类又分为增强型和耗尽型两种。其中，N沟道的场效应晶体管称NMOS管，P沟道的场效应晶体管称PMOS管。四种场效应管的符号如图5-37所示。 图5-37 绝缘栅场效应管的种类和符号 5.9绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路 2、结构和工作原理 下面以N沟道增强型场效应晶体管为例，简单介绍它的结构和工作原理。 （1)结构：如图5-38所示，它是在一块P型硅片上扩散两个N型区，并分别从两个N型区引出两个电极：漏极和源极。在源区和漏区之间的衬底表面覆盖一层很薄的绝缘层，再在绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极。因此栅极和其他电极之间是绝缘的，故输入电阻很高。另外，从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极（B）（在分立元件中，常将B与源极S相连，而在集成电路中，B与S一般不相连）。 图5-38 N沟道MOS管的结构和符号 a) N沟道MOS管的结构 b) N沟道耗尽型MOS管的符号c) N沟道增强型MOS管的符号 5.9绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路 2、结构和工作原理 （2）工作原理： MOSFET的基本工作原理是栅—源极之间电压对漏极电流的控制作用。 如图5-38所示，对于NMOS场效应晶体管，当UGS=0时，在源极-P衬底-漏极之间存在两个反向连接的PN结，不论在漏极和源极之间加入何种极性的电压UDS，都会使其中一个PN结反偏，所以漏极电流ID=0；当在栅-源极之间加上正向直流电压UGS（UGS＞0），由于源极与衬底是短路连接的，从而使栅极经绝缘层至衬底之间形成电场，电场方向垂直指向衬底。由于绝缘层厚度极薄，仅是0.1μm左右，UGS只需达到几伏即可建立极强的电场，吸引衬底、源极和漏极中的大量电子至绝缘层表面，由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中,从而将源极和漏极连接起来，形成一个N型导电沟道。此时，若在漏-源极之间加入正向电压UDS，就会产生漏极电流ID。定义在UDS作用下，开始出现漏极电流ID的栅—源极电压UGS称为开启电压，用UT表示。当UGS＞UT之后，数值越大，导电沟道越厚，在相同的UDS作用下，漏极电流ID就越大，实现了栅-源极电压UGS对漏极电流ID的控制作用。体现了绝缘栅场效应晶体管