5.4 场效应管基本原理（课件）《汽车电工电子基础》同步精品课堂（人交版·第2版）

5.4 场效应管基本原理 汽车电工电子基础人交版·第2版 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 学习目标 理解基本电路符号及分类 掌握场效应管的性能检测 了解场效应管的特点 一、场效应管 新知学习 场效应晶体管，简称场效应管，由多数载流子参与导电，也称为单极型晶 体管，如图5-13所示。 一、场效应管 新知学习 它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高、噪 声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽 等优点。 一、场效应管 新知学习 场效应管的基本结构 通过绝缘层上的电压来形成电场。 通过PN结的反向偏置来形成电场。 结型场效应管 绝缘栅场效应管 一、场效应管 新知学习 结型场效应管（JFET） 当栅极与源极之间施加反向偏置电压时，PN结耗尽层形成，限制了电流的通道。通过改变栅极电压，可以改变耗尽层的宽度，从而控制源极和漏极之间的电流。 JFET由一个P型或N型半导体（称为衬底）和两个反向偏置的PN结（称为栅极）组成。源极（Source）和漏极（Drain）分别连接到半导体的两端。 结构 工作原理 一、场效应管 新知学习 绝缘栅场效应管（MOSFET） 在MOSFET中，栅极电压通过绝缘层感应出电荷，形成导电沟道。对于N沟道MOSFET，正栅极电压会吸引电子形成导电沟道；对于P沟道MOSFET，负栅极电压会吸引空穴形成导电沟道。 MOSFET的栅极通过一层绝缘层（通常是二氧化硅）与衬底隔离。根据衬底和导电沟道的类型，MOSFET分为N沟道和P沟道两种。 结构 工作原理 一、场效应管 新知学习 N沟道JFET的工作原理 当栅极电压为负时，PN结的耗尽层变宽，电流通道变窄，电流减小。当耗尽层完全阻断电流通道时，电流为零，此时称为夹断状态。 当栅极电压为零或正时，源极和漏极之间的电流可以自由流动。 导通状态 截止状态 一、场效应管 新知学习 P沟道JFET的工作原理 当栅极电压为正时，PN结的耗尽层变宽，电流通道变窄，电流减小。当耗尽层完全阻断电流通道时，电流为零，此时称为夹断状态。 当栅极电压为零或负时，源极和漏极之间的电流可以自由流动。 导通状态 截止状态 一、场效应管 新知学习 场效应管的特点 由于栅极与衬底之间有绝缘层，输入阻抗非常高，通常在兆欧姆级别。 高输入阻抗 01 场效应管主要依靠多数载流子导电，功耗较低。 低功耗 02 由于没有少数载流子的存储效应，开关速度比双极型晶体管快。 开关速度快 03 由于功耗低，热稳定性较好。 热稳定性好 04 一、场效应管 新知学习 场效应管的应用 放大电路：用于信号放大。 模拟电路：用于电压控制和电流控制。 开关电路：用于数字电路和电源管理。 功率放大器：用于高功率输出。 一、场效应管 新知学习 场效应管的参数 阈值电压（Vth）：使场效应管开始导通的最小栅极电压。 栅极电压（Vgs）：栅极和源极之间的电压。 漏极电流（Id）：漏极和源极之间的电流。 漏源电压（Vds）：漏极和源极之间的电压。 二、场效应管的分类 新知学习 场效应管分为结型场效应管(JFET) 和绝缘栅场效 应管(MOS管)两大类，如图5-14、图5-15所示。 二、场效应管的分类 新知学习 场效应管分为结型场效应管(JFET) 和绝缘栅场效 应管(MOS管)两大类，如图5-14、图5-15所示。 二、场效应管的分类 新知学习 在测量中要是S 极 与D 极有阻值，那时因为D 极和S 极上加了一个二极管， 所以会有一个二极管特性，如图5-16所示。 项目实训 新知学习 通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。首先，准备实训需要使用的积木板、器材 项目实训 新知学习 读识积木板上的元件图，场效应管型号分 别为（ ） 、（ ） ; 其 中 （ ）是 N 沟 道 管 ， 是P沟道管。场效应管的（ ）三个电极分别是（ ） 、（ ） 、（ ） 实训步骤：场效应管元件的认知与测量 项目实训 新知学习 用万用表二极管挡测量场效应管各个电极 导通情况，填写下表 实训步骤：场效应管元件的认知与测量 项目实训 新知学习 实训步骤：场效应管元件的认知与测量 从上表测量数据我们可以判断场效应管的三个电极吗? 随堂练习 (1)简述场效应管的特点? (2)简述基本电路符号及分类。 课堂练习 场效应管是一种（ ）控制器件。 A. 电流 B. 电压 C. 电阻 D. 电容 答案：B 解析：场效应管是电压控制型器件，通过栅源电压来控制漏极电流。 课堂练习 结型场效应管（JFET）利用栅源间所加的（ ）来改变导电沟道的电阻。 A. 电流 B. 电压 C. 电阻 D. 电容 答案：B 解析：JFET通过栅源电压来改变耗尽层宽度，从而改变导电沟道的电阻。 课堂练习 N沟道JFET的栅极相对于源极的电压为负时，其工作状态为（ ）。 A. 导通 B. 截止 C. 饱和 D. 线性 答案：B 解析：N沟道JFET的栅极电压为负时，耗尽层变宽，导电沟道变窄，最终截止。 课堂练习 P沟道MOSFET的栅极相对于源极的电压为正时，其工作状态为（ ）。 A. 导通 B. 截止 C. 饱和 D. 线性 答案：B 解析：P沟道MOSFET的栅极电压为正时，感应出的空穴减少，导电沟道变窄，最终截止。 课堂练习 场效应管的主要特点是（ ）。 A. 高输入阻抗 B. 高功耗 C. 低开关速度 D. 热稳定性差 答案：A 解析：场效应管的栅极与衬底之间有绝缘层，输入阻抗非常高。 课堂练习 在汽车电子系统中，场效应管常用于（ ）。 A. 电源管理 B. 信号放大 C. 传感器信号处理 D. 以上都是 答案：D 解析：场效应管在汽车电子系统中广泛应用于电源管理、信号放大和传感器信号处理等。 课堂练习 增强型N沟道MOSFET的栅极电压低于阈值电压时，其工作状态为（ ）。 A. 导通 B. 截止 C. 饱和 D. 线性 答案：C 解析：在数字电路中，三极管主要用作开关元件 答案：B 解析：增强型N沟道MOSFET的栅极电压低于阈值电压时，没有导电沟道，处于截止状态。 课堂练习 耗尽型P沟道MOSFET的栅极电压为零时，其工作状态为（ ）。 A. 导通 B. 截止 C. 饱和 D. 线性 答案：A 解析：耗尽型P沟道MOSFET的栅极电压为零时，存在导电沟道，处于导通状态。 课堂小结 感谢观看 $$