1.5.1-绝缘栅场效应管（教案）-《电子技术基础》同步教学（人民邮电出版社）

教案 编号：PTzZ-169 流水号：168 （首页）共 4页 课程 《电子技术基础》 一体化 理论 章节（课题）及内容 绝缘栅场效应管 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 了解绝缘栅场效应管（MOSFET）的基本结构和分类。 · 掌握MOSFET的工作原理和特性曲线。 · 学会分析MOSFET的电流电压特性和开关特性。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. MOSFET的基本结构和工作原理。 2. MOSFET的特性曲线和参数。 教学难点 1. MOSFET内部载流子的运动规律。 2. MOSFET的开关特性分析。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 实验教学法：通过实验演示MOSFET的工作原理和特性，帮助学生建立直观印象。 2. 讲授法：系统讲解MOSFET的基本知识和分析方法。 3. 案例分析法：结合实际案例，分析MOSFET的应用和性能优化。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 · 回顾双极型晶体管（BJT）的基本知识和特性。 · 介绍MOSFET的发展历史和应用领域。 · 提出问题：MOSFET如何实现电压控制电 2分钟 讲授新课 练习指导 绝缘栅场效应管(MOSFET)是一种常用的半导体器件，它由金属氧化物半导体(MOS)和场效应晶体管(FET)结合而成。MOSFET的基本结构包括栅极(G)、源极(S)和漏极(D)，它们被绝缘层(通常为SiO2)隔开。栅极和源极、栅极和漏极之间通过绝缘层隔离，因此MOSFET也被称为绝缘栅型场效应管。 根据导电沟道类型，MOSFET可以分为P沟道和N沟道两种。根据栅极电压幅值，MOSFET又可分为耗尽型和增强型两种。耗尽型MOSFET在栅极电压为零时就有导电沟道存在，而增强型MOSFET则需要在栅极电压大于(对于N沟道)或小于(对于P沟道)零时才形成导电沟道。在市面上，功率MOSFET通常指的是N沟道增强型MOSFET，它具有优良的开关特性。 以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询半导体领域的专业人士。 掌握MOSFET的工作原理和特性曲线，以及分析其电流电压特性和开关特性，对于理解和使用这种重要的电子器件至关重要。 ### MOSFET的工作原理： MOSFET的工作原理基于电场效应。当在栅极(G)和源极(S)之间施加电压VGS时，会在栅极下方的半导体表面形成一个电场。这个电场会吸引或排斥半导体中的载流子，从而改变导电沟道的厚度和导电性。对于N沟道MOSFET，当VGS为正且大于阈值电压VTH时，会在P型衬底中感应出N型导电沟道，使得漏极(D)和源极(S)之间形成导通路径，漏极电流ID开始流动。对于P沟道MOSFET，情况则相反。 ### MOSFET的特性曲线： MOSFET的特性曲线主要包括转移特性曲线和输出特性曲线。 1. **转移特性曲线**（ID-VGS）：描述了在固定的漏极-源极电压VDS下，漏极电流ID随栅极-源极电压VGS变化的关系。 2. **输出特性曲线**（ID-VDS）：描述了在不同的栅极-源极电压VGS下，漏极电流ID随漏极-源极电压VDS变化的关系。 ### 分析MOSFET的电流电压特性： - **阈值电压VTH**：MOSFET开始导通的最低栅极电压。 - **饱和区**：当VDS增加到一定程度时，ID的增长变得缓慢，进入饱和区。 - **线性区**：在VDS较低时，ID与VDS近似成线性关系，此时MOSFET可以作为线性放大器使用。 - **跨导gm**：描述MOSFET对输入电压VGS变化的响应能力，即ID变化量与VGS变化量的比值。 ### 分析MOSFET的开关特性： MOSFET的开关特性是指其在开关电路中的表现。由于其结构上的特点，MOSFET具有非常高的输入阻抗和低的导通电阻，这使得它非常适合作为高速开关使用。 - **开通时间**：从MOSFET接收到开通信号到漏极电流达到其稳态值所需的时间。 - **关断时间**：从MOSFET接收到关断信号到漏极电流降至其稳态值所需的时间。 - **开关损耗**：在开关过程中，由于电压和电流的重叠而产生的能量损失。 通过理论学习和实验实践相结合，可以更深入地理解MOSFET的工作原理和特性曲线，并学会分析其电流电压特性和开关特性。这对于电子电路的设计、调试和维护都是非常重要的技能。 10分钟 7分钟 自主学习