机械工程出版社第三章 场效应管电路习题答案
第3章 场效应晶体管放大电路
3.1知识要点
3.1.1场效应管有结型和MOS 型两大类，每类都有N 沟道和P 沟道之分，MOS 场效应管还有增强型和耗尽型之分，故场效应管有6种类型。它们的结构、工作原理、伏安特性、作用、主要参数、电路组成、分析方法相似；正向控制原理都是利用栅源电压改变导电沟道的宽度而实现对漏极电流的控制；小信号模型完全相同；但由于沟道类型不同，结构上也有不同，因此6种管子对偏置电压的要求各不相同。
栅源电压为零时存在原始导电沟道的场效应管称为耗尽型场效应管；天然原始导电沟道，只有在U GS
绝对值大于开启电压U GS（th）绝对值后才能形成导电沟道的，则称为增强型场效应管。
2
GS D DSS P
(1) U I I U =?
当工作于放大区时，对耗尽型场效应管
1.2.4 场效应晶体管
表5.1 晶体管与场效应管比较
比较项目
晶体管
场效应管
载流子
两种不同极性的载流子（电子与空
穴）同时参与导电，故又称为双极型晶体管
只有一种极性的载流子（电子或空穴）参与导电，故又称为单极型晶体管 控制方式
电流控制
电压控制
类型 NPN 型和PNP 型两种 N 沟道和P 沟道两种 放大参数 200~20=β
5~1m =g mA/V
输入电阻 42be 10~10=r Ω较小
147gs 10~10=r Ω很大 输出电阻 r ce 很大 r ds 很大 热稳定性 差 好
制造工艺 较复杂
简单，成本低，便于集成
对应电极
基极-栅极，发射极-源极，集电极-漏极
3.1.2 场效应晶体管放大电路
共源极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.6所示。
U DD
o +U DD
（a ）放大电路
（b ）直流通路
+
u o -
o
（c ）交流通路 （d ）微变等效电路
图5.1 共源极分压式偏置放大电路
（1）静态分析：
DD G2G1G2
G U R R R U +=
S
G S S D R U R U I ==
)(S D D DD DS
R R I U U +?= （2）动态分析：
L
m u R g A ′?= 式中L D L
//R R R =′。 G2G1G i //R R R r +=
D o R r =
场效应管放大电路的构成及其分析方。法与双极型三极管放大电路相似。场效应管放大电路的主要特点是具有很高的输入电阻，适用于对高内阻信号源的放大，通常用在多级放大电路的输入级。 【例】图示电路，已知V 20DD =U ，5D =R k Ω，5S =R k Ω，5L =R k Ω，1G =R M Ω，300G1=R k Ω，100G2=R k
Ω，mA/V 5m
=g 。求静态工作点及电压放大倍数u
A
、输入电阻R i 和输出电阻R o 。
解：静态工作点：
V
10)55(120)(mA 15
5V
520100
300100
S D D DD DS S G S S D DD G2G1G2G =+×?=+?=====
=×+=+=R R I U U R U R U I U R R R U
电压放大倍数：
5.25//5//L D L
===′R R R k Ω 5.125.25L
m ?=×?=′?=R g A u 输入电阻：1075100//3001000//G2G1G =+=+=R R R R i k Ω 输出电阻：5D o ==R R k Ω
第三章场效应管电路习题答案
3-1 场效应晶体管的工作原理和双极型晶体管有什么不同？为什么场效应晶体管具有很高的输入电阻？
解：场效应晶体管是电压控制的单极型半导体器件，即由栅源电压u GS 控制漏极电流i D ,导电沟道中只
有一种载流子参与导电。它的输出电流决定于输入信号电压的大小，基本不需要信号源提供输入电流，所
以其输入电阻很高，可高达109~1014Ω。普通双极晶体管是电流控制器件，需要信号源提供一定的电流才能工作，因而其输入电阻仅有102~104Ω。
FET与BJT在性能及应用上是相似的，FET放大器也有三种不同的连接方式：共源、共漏、共栅。并与BJT放大器的共射、共集、共基一一对应。然而，FET放大器也有自身的特点：它有极高的输入电阻，这是BJT放大器望尘莫及的，所以常用作多级放大器的输入级。但FET放大器的电压放大倍数却较小，在这一点上不及BJT放大器。
3-2 试讨论结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管的异同。
解：在结型场效应晶体管中，栅极与导电沟道间的PN结是反向偏置的，栅源电阻（输入电阻）r
GS
虽可达108Ω左右，尚不够高，还存在一定的反向漏电流。且当温度升高时，PN结的反向电阻会明显下降，r GS随之下降的，反向电流增加。这是它的不足之处。如果能使栅极与导电沟道之间用一绝缘层隔开，就可以大
大提高栅源电阻，也可免除温度对阻值的影响，因而研制成绝缘栅场效应晶体管。其栅源电阻r
GS
高达1015Ω，栅极电流几乎为零。
结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管的主要参数基本相同。需要注意的是，结型场效应晶体管和耗尽型MOS晶体管用夹断电压U P，而增强型MOS晶体管用开启电压U T来表征管子的特性。耗尽型MOS
晶体管可以在正栅压下工作，而结型晶体管（N沟道）只能在u
GS
<0区域工作。
3-3 N沟道结型场效应晶体管的栅源电压为什么一定是负电压？绝缘栅场效应晶体管的栅极为什么不能开路？
解：因结型场效应晶体管没有绝缘层，只能工作在反偏的条件下，所以N沟道结型场效应晶体管只能工作在负栅压区（U GS<0），P沟道结型场效应晶体管只能工作在正栅压区，否则将会出现栅极电流。
绝缘栅场效应晶体管输入电阻很高，所以在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄漏掉。电荷的积累造成了电压的升高。特别是由于极间电容很小，栅极上感应出少量的电荷就会使它出现很高的电压（U=q/C），虽以造成栅极氧化层击穿而损坏管子。为此，在测量和使用时，必须始终保持栅极源极之间有一定的直流通路，不准用万用表的欧姆档定性地测试MOS管。保存这类管子时，应将各电极短路；在焊接时，最好将3个电极用导线捆绕短路，并顺着源极、栅极的次序焊在电路上，电烙铁或测试仪表与场效应晶体管接触时，均应事先接地。
3-4 能不能用万用表来判别结型场效应晶体管的3个电极和它的好坏？
解：不能。绝缘栅场效应晶体管输入电阻很高，所以在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄漏掉。电荷的积累造成了电压的升高。特别是由于极间电容很小，栅极上感应出少量的电荷就会使它出现很高的电压（U=q/C），虽以造成栅极氧化层击穿而损坏管子。为此，在测量和使用时，必须始终保持栅极源极之间有一定的直流通路，不准用万用表的欧姆档定性地测试MOS管。
3-5 说明场效应晶体管的夹断电压U P和开启电压U T的意义。试画出下列6种类型场效应晶体管的转移特性曲线，并总结出何者具有夹断电压和何者具有开启电压以及它们的正负。
（1）N沟道结型；（2）P沟道结型；（3）N沟道绝缘栅增强型；（4）N沟道绝缘栅耗尽型；（5）P沟道绝缘栅增强型；（6）P沟道绝缘栅耗尽型。
解：1）夹断电压U P 在u
DS 为某一固定值（通常为10V）的条件下，使i
D
等于某一微小电流（通常小
于50μA）时，栅一源极间所加的偏压u
GS
就是夹断电压U P。增强型MOS晶体管无此参数。）N沟道结型和N沟道绝缘栅耗尽型场效应管的夹断电压为负，P沟道结型和P沟道绝缘栅耗尽型场效应管的夹断电压为正。
2）开启电压U T 在u DS为某一固定值的条件下，使沟道可以将漏极和源极连接起来的最小的u GS就是U T。此参数仅适合于增强型MOS晶体管。N沟道绝缘栅增强型场效应管开启电压为正，P沟道绝缘栅增强型场效应管开启电压为负。
3-6 比较共源极场效应晶体管和共发射极晶体管放大电路，为什么前者输入电阻高？ 解：因为场效应晶体管的栅源电阻远远大于晶体三极管的基射等效电阻。
3-7 已知3DOIE 型耗尽型MOS 晶体管的夹断电压U P =-2.5V ，饱和漏极电流I DSS =0.5mA ，试求U GS =-1V 的漏极电流I D 。
22
GS D DSS P 1 (1) 0.5mA (1)0.18mA 2.5
U I I U =?
=×?=
3-8 从图3-25场效应晶体管的转移性曲线上可知，在保持u DS =10V 的情况下，u GS 从-1V 变化到-2V 时，i D 相应从2mA 变化到0.8mA ，试问该管子的跨导g m 等于多少？
图3-25 题3-8图
解：DS D m 10GS
1.2/U V
ΔI g A V ΔU ==
=
3-9 在图3-26中所示电路中，已知g m =0.69mA/V , U GS ＝-2V ，管子参数I DS ＝4mA ，U P ＝-4V 。设电容在交流通路中可视为短路。
（1）求电流I D 和电阻R s 。
（2）画出微变等效电路，用已求得的有关数值计算A u ，r i 和r o （设r ds 的影响可以忽略不计）。（3）为显著提高｜A u ｜，最简单的措施是什么？
图3-26 题3-9图
解（1）22GS D DSS P 2
(1
) 4mA (1)1mA 4
U I I U ?=?=×?=? 2GS D S U I R V =?=? 所以2S R k =Ω
(2)交流微变等效电路如下图所示：
A u ＝
0.6910 2.910.692
m GS D GS m GS S g U R U g U R ?×=?=?++×
1i r Rg M ==Ω
r o =10 k Ω
（3）为显著提高｜A u ｜，最简单的措施是在电阻R S 两端并联一个电容。电路的放大倍数为
u m L
6.9A g R ′=?=? 3-10 场效应晶体管放大器见图3-27，其中g m =0.69mA/V , R g1=300Ωk ，R g2=30Ωk ，R g3=10ΩM ，R s =R d =10Ωk ，V DD ＝16V ，设饱和电流mA 1DSS =I ,开启电压U th =2V ，求：
(1) 静态工作点; (2) 画出该放大电路的微变等效电路；(3) 求电压放大倍数A u ，r i 和r o ；(4) 定性说明当R s 增大时，A u ，r i ，r o 是否变化，如何变化？(5) 若C S 开路，A u ，r i ，r o 是否变化，如保变化？写出变
换后的表达式。
图3-27 题3-10图
g2G DD g1g2
30
16 1.45330
R U V V R R =
=
×=+G D 1.45
0.14510s
U I mA R =
==DS DD D D
S ()160.145(1010)13.1V U U I R R =?+=?×+=
(2)交流微变等效电路如下图所示：
（3）.
u m d 0.6910 6.9A g R =?=?×=?
321(//)1000027.2710027.27i r Rg Rg Rg k =+=+=Ω
r o =10 k
Ω
（4）R s 增大时，A u ，r i ，r o 不会发生变化。因为在交流通路中R s 被电容C S 短路。
(5)去掉电容，交流微变等效电路变为下图所示电路
)1/(s m d m .
u R g R g A +?=
321(//)i r Rg Rg Rg =+
o d r R =
*讨论：FET 与BJT 在性能及应用上是相似的，FET 放大器也有三种不同的连接方式：共源、共漏、共栅。并与BJT 放大器的共射、共集、共基一一对应。然而，FET 放大器也有自身的特点：它
有极高的输入电阻，这是BJT 放大器望尘莫及的，所以常用作多级放大器的输入级。但FET 放大器的电压放大倍数却较小，在这一点上不及BJT 放大器。
3-11 有一个场效应晶体管放大器见图3-28，已知g m =0.69mA/V , I DSS ＝4mA 、U GS ＝-2V 、U P ＝-4V 、V DD ＝20V 。试求：(1) 静态极电流I D ； (2) R S1和R S2最大值； (3) 电压放大倍数；输入电阻和输出电阻。
图3-28 题3-11图
解（1）22GS D DSS P 2
(1
) 4mA (1)1mA 4
U I I U ?=?=×?=? （2）2GS D S U I R V =?=?，所以121S S R k R =Ω= （3）交流微变等效电路如下图所示：
112
1
1G 221(1)()0.6910010.691000
20992110.69
gs m gs s gs m gs s m gs s i G gs m gs s i
G
m s s m G s m i s U g U R U g U R g U R R U U g U R I R g R R R g R R k M r g R ?
?+??+++????==
++++×+×=
==Ω=Ω
++
d
R g
R
.
m d
u 112
m d 112
0.6910
4.99
10.69110.6910.6911000gs gs m gs s gs m gs s m gs s G m s m s m s G g U R A U g U R U g U R g U R R g R g R g R g R R =?
+??
+++????
×=?=?=?+????
++×+++++????????
o d 10r R k ==Ω
功率场效应管原理
功率场效应晶体管(MOSFET)原理 功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}} 1、静态特性 （1）输出特性 输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I D不随漏源电压U DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U CS 一定时，I D随U DS增加呈线性关系变化。 （2）转移特性
场效应管放大电路13912
场效应管放大电路 一、选择填空（只填①、②…字样） 1．晶体管是依靠 ⑤ 导电来工作的 ⑦ 器件；场效应管是依靠 ① 导电来工作的 ⑥ 器件（①多数载流子，②少数载流子，③电子，④空穴，⑤多数载流子和少数载流子，⑥单极型，⑦双极型，⑧无极型）。 2．晶体管是 ② ；场效应管是 ① （①电压控制器件；②电流控制器件） 3．晶体管的输入电阻比场效应管的输入电阻 ③ （①大得多；②差不多；③小得多）。 4．晶体管的集电极电流 ② ；场效应管的漏极电流 ① （①穿过一个PN 结，② 穿过两个PN 结，③不穿过PN 结） 5．放大电路中的晶体管应工作在 ② ；场效应管应工作在 ① （①饱和区，②放大区，③截止区，④夹断区，⑤可变电阻区）。 6．绝缘栅型场效应管是利用改变 栅源两极 的大小来改变 沟道电阻 的大小，从而 达到控制 漏极电流 的目的；根据 栅源两极电压为零 时，有无 漏极电流 的差别，MOS 管可分为 耗尽 型和 增强 型两种类型。 7．NMOS 管最大的优点是 输入电阻较大 ；其栅—源电压的极性 为负 ，漏—源电压的极性 为正 ；对于增强型NMOS 管，这两种电压的极性 为正 ，对增强型PMOS 管这两种电压的极性为 负 。 8．耗尽型场效应管在恒流区的转移特性方程为()D GS DS i f u u ==常数，它们都是反映 栅源两端电 压 对 漏极电流 控制特性的。 9、当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时，它的低频跨导g m 将 。 A.增大 B.不变 C.减小 答案：A 二、解答题 2.已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。 图P1.22 解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图P1.22（a ）所示〕，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及U GS 值，建立i D ＝f （u GS ）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图P1.22（b ）所示。
场效应管在开关电路中的应用
场效应管在开关电路中的应用 场效应管在mpn中，它的长相和我们前面讲的三极管极像，所以有不少修mpn的朋友好长时间还分不清楚，统一的把这些长相相同的三极管、场效应管、双二极管、还有各种稳压IC统统称作“三个脚的管管”，呵呵，如果这样麻木不分的话，你的维修技术恐怕很难快速提高的哦！ 好了，说到这里场效应管的长相恐怕我就不用贴图了，在电路图中它常用 表示，关于它的构造原理由于比较抽象，我们是通俗化讲它的使用，所以不去多讲，由于根据使用的场合要求不同做出来的种类繁多，特性也都不尽相同；我们在mpn 中常用的一般是作为电源供电的电控之开关使用，所以需要通过电流比较大，所以是使用的比较特殊的一种制造方法做出来了增强型的场效应管（MOS型），它的电路图符号： 仔细看看你会发现，这两个图似乎有差别，对了，这实际上是两种不同的增强型场效应管，第一个那个叫N沟道增强型场效应管，第二个那个叫P沟道增强型场效应管，它们的的作用是刚好相反的。前面说过，场效应管是用电控制的开关，那么我们就先讲一下怎么使用它来当开关的，从图中我们可以看到它也像三极管一样有三个脚，这三个脚分别叫做栅极（G）、源极（S）和漏极（D），mpn中的贴片元件示意图是这
个样子： 1脚就是栅极，这个栅极就是控制极，在栅极加上电压和不加上电压来控制2脚和3脚的相通与不相通，N沟道的，在栅极加上电压2脚和3脚就通电了，去掉电压就关断了，而P沟道的刚好相反，在栅极加上电压就关断（高电位），去掉电压（低电位）就相通了！ 我们常见的2606主控电路图中的电源开机电路中经常遇到的就是P沟道MOS管： 这个图中的SI2305就是P沟道MOS管，由于有很多朋友对于检查这一部分的故障很茫然，所以在这里很有必要讲一下它的工作原理，来加深一下你的印象！ 图中电池的正电通过开关S1接到场效应管Q1的2脚源极，由于Q1是一个P沟道管，它的1脚栅极通过R20电阻提供一个正电位电压，所以不能通电，电压不能继续通过，3v稳压IC输入脚得不到电压所以就不能工作不开机！这时，如果我们按下SW1开机按键时，正电通过按键、R11、R23、D4加到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极得到一个正电位，三极管导通（前面讲到三极管的时候已经讲过），由于三极管的发射极直接接地，三极管Q2导通就相当于Q1的栅极直接接地，加在它上面的通过R20电阻的
场效应管电机驱动-MOS管H桥原理
精心整理 场效应管电机驱动-MOS管H桥原理 所谓的H桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H桥电路，它由2个P型场效应管Q1、Q2与2个N型场效应管Q3、Q3组成，所以它叫P-NMOS管H桥。 与非网 模拟与电源技术社区 桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平（U=VCC）、控制臂2置低电平（U=0）时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 与非网 模拟与电源技术社区 控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2、Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。
与非网 模拟与电源技术社区 当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3、Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭，Q3、Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转， 所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4个N型场效应管的H桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压才能使场效应管完全导通，PWM输入0V或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V，前提是CD4011电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886兼容。
场效应管放大电路习题答案
第3章场效应管放大电路 3-1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS 大的特点。（?） （2）若耗尽型N沟道MOS管的U GS大于零，则其输入电阻会明显变小。（?） 3-2选择正确答案填入空内。 （1）U GS＝0V时，不能够工作在恒流区的场效应管有 B 。 A. 结型管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管 （2）当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导g m将 A 。 A.增大 B.不变 C.减小 3-3改正图P3-3所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共源接法。 图P3-3 解：（a）源极加电阻R S。 （b）漏极加电阻R D。 （c）输入端加耦合电容。 （d）在R g支路加－V G G，＋V D D改为－V D D 改正电路如解图P3-3所示。
解图P3-3 3-4已知图P3-4(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 A 、R i和R o。（1）利用图解法求解Q点；（2）利用等效电路法求解 u 图P3-4
解：（1）在转移特性中作直线u G S ＝－i D R S ，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q ＝1mA ，U G S Q ＝－2V 。如解图P3-4（a ）所示。 解图P3-4 在输出特性中作直流负载线u D S ＝V D D －i D （R D ＋R S ），与U G S Q ＝－2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点，U D S Q ≈3V 。如解图P3-4（b ）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u & 3-5 已知图P3-5（a ）所示电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解 电路的Q 点和u A &。 图P3-5 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA
场效应管放大电路
第四章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 4.1 结型场效应管 4.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d—集电极c夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的
结构示意图和它在电路中的代表符号
如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N 区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS－V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 (b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压v DS，则漏极电流i D将受v GS的控制，|v GS|增大时，沟道电阻增大，i D减小。 (c)上述效应也可以看作是栅－源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流i D的大小。 v DS对i D的影响 设v GS值固定，且V P Q L Rg Cgs DR IVE VC C 12V 驱动电压： 驱动电流： 可以看到当Rg比较小时驱动电压上冲会比较高，震荡比较多，L越大越明显，此时会对MOSFET及其他器件性能产生影响。但是阻值过大时驱动波形上升比较慢，当MOSFET有较大电流通过时会有不利影响。 此外也要看到，当L比较小时， 此时驱动电流的峰值比较大，而一般 IC的驱动电流输出能力都是有一定 限制的，当实际驱动电流达到IC输 出的最大值时，此时IC输出相当于 一个恒流源，对Cgs线性充电，驱动 电压波形的上升率会变慢。电流曲线 就可能如左图所示（此时由于电流不 变，电感不起作用）。这样可能会对 IC的可靠性产生影响，电压波形上升 段可能会产生一个小的台阶或毛刺。 TR(nS) 19 49 230 20 45 229 Rg(ohm) 10 22 100 10 22 100 L(nH) 30 30 30 80 80 80 可以看到L 对上升时间的影响比较小，主要还是Rg 影响比较大。上升时间可以用2*Rg*Cgs 来近似估算，通常上升时间小于导通时间的二十分之一时，MOSFET 开关导通时的损耗不致于会太大造成发热问题，因此当MOSFET 的最小导通时间确定后Rg 最大值 也就确定了 Rg 140Ton_min Cgs ，一般Rg 在取值范围内越小越好，但是考虑EMI 的话可以 适当取大。 以上讨论的是MOSFET ON 状态时电阻的选择，在MOSFET OFF 状态时为了保证栅极电荷快速泻放，此时阻值要尽量小，这也是Rsink 第3章 场效应管及其放大电路例题解析 例3．1 试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。 场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。 例3．2 N 沟道JFET 的转移特性如图3．1所示。试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。 解 由图3．1可至知，此JFET 的饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V 。 例3．3 N 沟道JFET 的输出特性如图3．2所示。漏源电压的V DS ＝15V ，试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。并计算V GS ＝-2V 时的跨导g m 。 解 由图3．2可得：饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V ，V GS ＝-2V 时，用作图法求得跨导近似为：ms g m 2.1) 2(14.16.2=----≈ 例３．4 在图3．3所示的放大电路中，已知V DD ＝20V ，R D ＝10k Ω，R S ＝10k Ω，R １＝200k Ω，R 2＝51k Ω，R G ＝1M Ω，并将其输出端接一负载电阻R L ＝10 k Ω。所用的场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS ＝0．9mA ，V P ＝—4V ，g m ＝1．5mA ／V 。试求：(1)静态值； (2)电压放大倍数。 解 (1) 画出其微变等效电路，如图3．4所示。其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知， V V V R R R V DD G 42010 )51200(105133 212=??+?=+= 并可列出 D D S G G S I I R V V 310104?-=-= 图3．1 图3． 2 场效应管电机驱动M O S 管H 桥原理 所谓的H桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H桥电路，它由2个P型场 效应管Q1 Q2与2个N型场效应管Q3 Q3组成，所以它叫P-NMO管H桥。 与非网 模拟与电源技术社区 桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平(U=VCC、控制臂2置低电平 (U=0时，Q1 Q4关闭，Q2 Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头 方向流动。设为电机正转 与非网 模拟与电源技术社区 控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2 Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平, 右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转 与非网 模拟与电源技术社区 当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3 Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转；当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭，Q3 Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H桥都不会出 现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4个N型场效应管的H桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较 复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V,而我们小车 使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压才能使场效应管完全导通，PW输入0V或5V时, 栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V，前提是CD4011电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886兼容 与非网 模拟与电源技术社区 两者结合就是卜面的电调试时两个PW输入端其中一个接地，另一个悬空（上拉置1），电机转为正常。监视MOS管温度，如发热立即切断电源检查电路。 第4章场效应管及其电路本章要点 ●MOS管的原理、特性和主要参数 ●结型场效应管原理、特性及主要参数 ●场效应管放大电路的组成与原理 本章难点 ●MOS管的原理和转移特性及主要参数 ●场效应管的微变等效电路法 场效应管(FET)是一种电压控制器件，它是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的。它具有输入电阻高、噪声低、热稳定性好、耗电省等优点，目前已被广泛应用于各种电子电路中。 场效应管按其结构不同分为结型(JFET)和绝缘栅型(IGFET)两种，其中绝缘栅型场效应管由于其制造工艺简单，便于大规模集成，因此应用更为广泛。 4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET) 绝缘栅型场效应管简称MOS管，由于其内部由金属—氧化物—半导体三种材料制成，可分为增强型和耗尽型两大类，每一类中又有N沟道和P沟道之分。下面主要讨论N沟道增强型MOS管的工作原理，其余三种仅做简要介绍。 4.1.1 N沟道增强型场效应管(NMOS管) 1．结构 N沟道增强型MOS管的结构如图4-1(a)所示。它是在一块掺杂浓度较低的P型硅片(称为衬底)上，通过扩散工艺形成两个高掺杂的N+区，通过金属铝引出两个电极分别作为源极S和漏极D，再在半导体表面覆盖一层二氧化硅绝缘层，在源漏极之间的绝缘层上制作一铝电极，作为栅极G，另外从衬底引出衬底引线B(工作时通常与源极S接在一起)。在两个N+区之间的半导体区，是载流子从源极S流向漏极D的通道，把它称为导电沟道。由于栅极与导电沟道之间被二氧化硅所绝缘，故将此类场效应管称为绝缘栅型。 图4-1(b)是N沟道增强型MOS管的符号，其中箭头方向是由P(衬底)指向N(沟道)， 由此可判断沟道类型。符号中的三条断续线表示 GS 0 = U不存在导电沟道，它是判断增强型MOS管的特殊标志。 第三章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 （一）主要内容: ?结型场效应管的结构及工作原理 ?金属-氧化物-半导体场效应管的结构及工作原理 ?场效应管放大电路的静态及动态性能分析 （二）教学要点： ?了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数 ?掌握用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路的静态及动态性能 ?了解三极管及场效应管放大电路的特点 （三）基本要求: 介绍结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线，重点介绍用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路静态及动态性能。 3.1 结型场效应管 3.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对 应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d —集电极c 夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的 结构示意图和它在电路中的代表符号 如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS －V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 一种大功率场效应管隔离驱动电路 余洋云南交通技术学院 摘要：本文介绍了一种高性能的的大功率场效应管隔离驱动电路，并就其技术原理、性能、特点以及运用做了详细的阐述。 关键词：场效应管,隔离,驱动电路 A high power MOSFET isolated driver circuit Yu Yang yunnan traffic institute of technology abstract：This article describes one model of china-made high-power MOSFET Isolation drive Circuit and detailed introduction of its performance,features and application. Keywords: MOSFET, Isolation, drive Circuit 1 概述 大功率场效应管因工作频率高，驱动损耗小等优点在高频大功率电子设备中成为不可替代的功率半导体器件，尤其是在高频大功率开关电源以及高频感应加热设备中，大功率场效应管几乎是了唯一可以选择的功率器件。由于主回路工作电压高，驱动功率大，且开关频率高，为了减少功率变换电路对控制电路（尤其是以DSP等数字处理器为核心的控制系统）干扰，实际运用中需要把功率电路和控制电路隔离，因此就需要具有隔离驱动功能的大功率场效应管驱动电路。目前市场上的场效应驱动器很多，但大多以IR公司的小功率的专用IC为主，这类IC 的缺点在于本能实现控制电路与功率电路的隔离驱动，且驱动能力小。本文向大家介绍的大功率场效应管隔离驱动电路具有驱动功率大、工作频率高、电路简单等特点，可应用于250A/1000V以内容量的大功率场效应管隔离驱动。 电路采用了变压器调制解调隔离驱动技术，信号延迟时间短，抗干扰能力强；采用了干扰脉冲抑制技术，脉冲宽度小于调制电路RS触发器1/2时钟周期宽度的干扰脉冲都将被忽略；内部集成隔离的DC/DC变换电路，只需外供15V电源即可稳定工作。 场效应管电机驱动-MOS管H桥原理 所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H 桥电路，它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成，所以它叫P-NMOS 管H 桥。 桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关，P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1 置高电平（U=VCC）、控制臂2 置低电平（U=0）时，Q1、Q4 关闭，Q2、Q3 导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时，Q2、Q3 关闭，Q1、Q4 导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。 当控制臂1、2 均为低电平时，Q1、Q2 导通，Q3、Q4 关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2 均为高电平时，Q1、Q2 关闭，Q3、Q4 导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H 桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4 个N 型场效应管的H 桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通，PWM 输入0V 或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V，前提是CD4011 电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011 仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。 * 课程设计报告 题目：场效应管放大电路设计 学生姓名： *** 学生学号： ******** 系别：电气信息工程院 专业：通信工程 届别： 2014届 指导教师： ** 电气信息工程学院制 2013年3月 场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 1.2 研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 1.3 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1 场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET 是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P 沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体MOS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015 之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。它属于电压控制型 场效应管电机驱动-MOS管H桥原理 时间:2010-09-16 来源: 作者:Liang110034@https://www.360docs.net/doc/6214487175.html, 点击：4161 字体大小:【大中小】 所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H 桥电路，它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成，所以它叫P-NMOS 管H 桥。 桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关，P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高 电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1 置高电平（U=VCC）、控制臂2 置低电平（U=0）时，Q1、 Q4 关闭，Q2、Q3 导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时，Q2、Q3 关闭，Q1、Q4 导通，电机左端高电平，右端低电平， 所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。 当控制臂1、2 均为低电平时，Q1、Q2 导通，Q3、Q4 关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2 均为高电平时，Q1、Q2 关闭，Q3、Q4 导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H 桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4 个N 型场效应管的H 桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通，PWM 输入0V 或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V，前提是CD4011 电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011 仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。 * 课程设计报告题目：场效应管放大电路设计 学生姓名：学生学号： *** ******** 系专届别： 业： 别： 电气信息工程院 通信工程 2014届 指导教师：** 电气信息工程学院制 2013年3月 **师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 1.2 1.3场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免P N结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可 分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体M OS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入 阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模 集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。 常见的Mos场效应管电子开关应用电路示例介绍 在脉冲与数字电路中，MOS场效应管作为最基本的开关元件得到了普遍的应用。MOS场效应管以燥声系数低、截止频率高、开关特性好、抗干扰能力强、增益高、功耗低、不存在二次热击穿等优点，广泛应用于彩色电视机、计算机等电器设备中。本文主要以MOS场效应管在开关电路中的应用示例作简要介绍。华强北IC代购网专业人士解析以下内容。 MOS场效应管在开关电路中的应用 实际上MOS场效应管是一种增强型的场效应管，其构造原理比较抽象，根据使用的场合要求不同做出来的种类也很多，特性也不尽相同。我们一般将其作为电源供电的电控开关使用，所以需要通过电流比较大，它的电路图符号如下： N沟道MOS场效应管 P沟道MOS场效应管 这两种MOS场效应管的作用刚好是相反的，那么怎么用它来当开关呢？从图中我们可以看到它与三极管一样有三个引脚，分别叫做栅极（G）、源极（S）和漏极（D）。以图1为例： 图1 图1中脚1就是控制极栅极，通过在栅极上加电压来决定脚2和脚3是否相通。在N沟道MOS场效应管中，若在栅极加上电压脚2和脚3就通电了，去掉电压就为关断状态。而P沟道MOS场效应管则刚好相反。 MOS场效应管开关电路工作原理 以我们常见的2606主控电路图中的电子开关电路为例，下图中用是美国VISHAY型号为SI2305的P沟道MOS管。下面简要介绍电子开关应用的工作原理： 图2 图2中电池的正电通过开关S1接到场效应管Q1的2脚源极，但由于Q1是一个P沟道管，它的1脚栅极通过R20电阻提供一个正电位电压，所以不能通电，电压不能继续通过，所以此时是关机状态。 当按下SW1开机按键时，正电通过按键、R11、R23、D4加到三极管Q2的基极，这时三极管Q2的基极得到一个正电位，三极管导通。而由于三极管的发射极直接接地，三极管Q2导通就相当于Q1的栅极直接接地，加在它上面的通过R20电阻的电压就直接入了地，Q1的栅极就从高电位变为低电位，Q1导通电就从Q1同过加到3v稳压IC的输入脚，3v稳压IC就是那个U1输出3v的工作电压vcc供给主控，主控通过复位清0。通过读取固件程序检测等一系列动作，输出控制电压到PWR_ON再通过R24、R13分压送到Q2的基极，Q2一直保持导通状态，即使你松开开机键断开Q1的基极电压，Q2的导通状态还是能由主控电压保持着，这时电源处于开机状态。 SW1还同时通过R11、R30两个电阻的分压，给主控PLAY ON脚送去时间长短、次数不同的控制信号，主控通过固件鉴别是播放、暂停、开机、关机而输出不同的结果给相应的控制点，以达到不同的工作状态。 功率场效应晶体管 MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。 第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳 一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程： 耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。 表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系： 耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2 )(T GS D V v k i -=* · FET 输出特性曲线反映关系 参变量 GS V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区 （沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。 二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式 以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。 三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模 型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒 数。 四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 ·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 可以很大。 ·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，|| V A场效应管驱动电阻的经典计算方法
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