结型场效应管及其放大电路

实验六 结型场效应管放大电路一．实验摘要通过对实验箱上结型场效应管的测试，认识N 沟道JFET 场效应管的电压放大特性和开关特性。

给MOS 管放大电路加输入信号为：正弦波，Vpp=200mV-500mV ，f=2Khz 。

测量输入电阻时，输入端的参考电阻Rs=680K 。

二．实验主要仪器三极管，万用表，示波器，信号源及其他电子元件。

三．实验原理场效应管放大器性能分析图6－1为结型场效应管组成的共源级放大电路。

其静态工作点2PGS DSS D )U U (1I I -= 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U(1U 2I g PGS P DSS m --= 计算。

但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。

输入电阻的测量方法场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。

其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采SD DD g2g1g1S G GS R I U R R R U U U -+=-=用实验二中所述方法，但由于场效应管的R i 比较大，如直接测输入电压U S 和U i ，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。

因此为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通过测量输出电压U O 来计算输入电阻。

测量电路如图所示。

输入电阻测量电路在放大器的输入端串入电阻R ，把开关K 掷向位置1（即使R ＝0），测量放大器的输出电压U 01＝A V U S ；保持U S 不变，再把K 掷向2（即接入R ），测量放大器的输出电压U 02。

由于两次测量中A V 和U S 保持不变，故V S iii V 02A U R R R U A U +== 由此可以求出 R U U U R 02O102i -=四．实验步骤1.检测实验所用三极管及示波器是否能够正常使用；2.由于电路图已经搭建好，接通信号源，连接示波器；3.调节电路板上的旋钮，使波形先后处于截止，饱和的状态，测量此时的GS V 、DS V 和3R V ；4.调节电路板上的旋钮，使波形处于既不截止又不饱和的状态，测量输入电阻。

4.8 结型场效应管4.8.1 JFET的结构和工作原理 4.8.2 JFET的特性曲线及参数 4.8.3 JFET放大电路的小信号模型分析法4.8.1 JFET的结构和工作原理1. 结构漏极栅极N沟道JFET P源极符号中的箭头方向表示什么？ 箭头：P → NN符号比较N沟道JFETSiO2绝缘层SiO2绝缘层N沟道增强型MOSFETN沟道耗尽型MOSFET2. 工作原理 （以N沟道JFET为例）耗尽层① vGS对沟道的控制作用当vGS＜0时( PN结加反压)导电沟道d+PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄。

| vGS | ↑ ，沟道继续变窄。

gP++vDSP+耗尽层碰上,沟道夹断，--- VGG vGSN对应的栅源电压vGS称为夹断电压 VPVP （ 或VGS(off) ）。

s对于N沟道的JFET，VP <0。

注：g、s间加反偏电压， iG=0，rgs= 107, ，② vDS对沟道的影响当vGS=0时， vDS iD s d 电位逐渐升高， G、D间PN结的反压增 加，靠近漏极处的耗尽 层加宽，沟道变窄，从 上至下呈楔形分布。

当vDS ，使vGD=VP 时，靠漏极处出现预夹 断。

此时vDS 夹断区延长 沟道电阻iD=IDSS基本不变iD/mAIDSSVPvGS=0 vDS/V③ vGS和vDS同时作用时iD条件：g、s间加反偏电压 | vGS | ↑（g、s越负）导电沟道变窄，vDS 不变 iD↓dvGDgvGS对iD有控制作用P++在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VPVGG vGSN+vDSP+Vs综上分析可知139页• 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。

• JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此iG0，输入电阻很高。

• JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制。

• 预夹断前：iD与vDS呈近似线性关系； 预夹断后：iD 趋于饱和。

电路分析实验报告结型场效应管放大电路一、实验摘要通过对实验箱上结型场效应管的测试，认识N沟道JFET场效应管的电压放大特性和开关特性。

通过使用输出电压相等法对场效应管输入电阻进行测量。

二、实验环境模拟电路试验箱函数信号发生器示波器万用表电位器三、实验原理JFET是在同一块N形半导体上制作两个高掺杂的P区，并将它们连接在一起，所引出的电极称为栅极g，N型半导体两端分别引出两个电极，分别称为漏极d，源极s。

结型场效应晶体管是一种具有放大功能的三端有源器件。

N沟道结型场效应管当在漏极D和源极S之间加上电源后，则在N型沟道中产生从漏极流向源极的电流。

由PN结的特性可知，若在栅极G和源极S间加上负电压，PN结的宽度增加，且负电压越大，PN结就越宽，造成沟道变窄，沟道电阻变大，因此只要改变偏压便可控制漏极电流的大小。

四、实验步骤在模电试验箱对应模块上连接电路500mVpp，2kHz 调节信号发生器，调节电位器，使波形不失真和饱和失真外接一个大电阻，用输出电压相等法测量输入电阻五、实验数据不失真U in=520mV U out=3.9V 放大倍数7.5 V GS=-0.13061V V DS=4.3847V I D=0.43099mA饱和失真V GS=-0.06981V V DS=1.84925VI D=0.43092mA不接680kΩ电阻时：U in=500mV U out=3.43V接680kΩ电阻时：U in=780mV U out=3.43V输入电阻=1214.29kΩ=1.21MΩ六、实验总结在本次实验中了解到了结型场效应管放大特性。

掌握了用输出电压相等法测量输入电阻的方法。

第三章 场效应管及其放大电路1. JEFT 有两种类型，分别是N 沟道结型场效应管和P 沟道结型场效应管2. 在JFET 中：（1） 沟道夹断：假设0=DS v ，如图所示。

由于 0=DS v ，漏极和源极间短路，使整个沟道内没有压降，即整个沟道内的电位与源极的相同。

令反偏的栅-源电压GS v 由零向负值增大，使PN 结处于反偏状态，此时，耗尽层将变宽；由于在结型场效应管制作中，P 区的浓度远大于N 区的浓度，所以，耗尽层主要在N 沟道内变宽，随着耗尽层宽度加大，沟道变窄，沟道内的电阻增大。

继续反响加大GS v ，耗尽层将在沟道内合拢，此时，沟道电阻將变的无穷大，这种现象成为沟道夹断（2）在DS v 较小时，DS v 的加大虽然会增大沟道内的电阻，但这种影响不是很明显，沟道仍处于比较宽的状态，即沟道的电阻在DS v 比较小的时候基本不变，此时加大DS v ，会使D i 迅速增加，D i 与DS v 近似为线性关系。

加大DS v ，沟道内的耗尽层会逐渐变宽，沟道电阻增加，D i 随DS v 的上升，速度会变缓。

当||P DSV v =时，楔形沟道会在A 点处合拢，这种现象称为预夹断。

3. 解：（1）（a ）为N 沟道场效应管 （b ）为P 沟道场效应管（2）（a ）V V P4-= （b ）V V P 4= （3）（a ）A I DSS 5= （b ）A I DSS 5-=（4）电压DS v 与电流D i 具有相同的极性且与GS v 极性相反，因而，电压DS v 的极性可根据D i 或GS v 的极性判断4.解：当JFET 工作在饱和区时，有关系式：2)1(PGS DSS D V V I i -= 5. 解：在P 沟道JFET 中，要求栅-源电压GS v 极性为正，漏源电压DS v 的极性为负，夹断电源P V 的极性为正6. 解：MOS 型场效应管的详细分类7. 解：耗尽型是指，当0=GS v 时，即形成沟道，加上正确的GS v 时，能使对数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。

总结结型场效应管共源放大电路的特点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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场效应管及其基本放大电路3.2.3.1 场效应管（ FET ）1.场效应管的特色场效应管出生于 20 世纪 60 年月，它主要拥有以下特色：①它几乎仅靠半导体中的多半载流子导电，故又称为单级型晶体管。

②场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路的电流，并以此命名。

③输入回路的内阻高达 107 -1012Ω；此外还拥有噪声低、热稳固性好、抗辐射能力强、耗电小，体积小、重量轻、寿命长等特色，因此宽泛地应用于各样电子电路中。

场效应管分为结型和绝缘栅型两种不一样的构造，下边分别加以介绍。

2.结型场效应管⑴结型场效应管的符号和N 沟道结型场效应管的构造结型场效应管（JFET）有 N 沟道和 P 沟道两种种类，图3-62(a) 所示为它们的符号。

N沟道结型场效应管的构造如图 3-62(b) 所示。

它在同一块 N型半导体上制作两个高混杂的P 区，并将它们连结在一同，引出电极，称为栅极 G； N 型半导体的两头分别引出两个电极，一个称为漏极 D，一个称为源极 S。

P 区与 N 区交界面形成耗尽层，漏极与源极间的非耗尽层地区称为导电沟道。

(a) 符号(b)N 沟道管的构造表示图图 3-62 结型场效应管的符号和构造表示图⑵结型场效应管的工作原理为使 N沟道结型场效应管正常工作，应在其栅 - 源之间加负向电压（即U GS0）,以保证耗尽层蒙受反向电压；在漏- 源之间加正向电压u DS , 以形成漏极电流i D。

下边经过栅-源电压 u GS和漏-源电压 u DS对导电沟道的影响，来说明管子的工作原理。

①当 u DS=0V（即D、S短路）时， u GS对导电沟道的控制作用ⅰ当 u GS=0V时，耗尽层很窄，导电沟道很宽，如图3-63(a)所示。

ⅱ当 u GS增大时，耗尽层加宽，沟道变窄（图(b) 所示），沟道电阻增大。

ⅲ当u GS增大到某一数值时，耗尽层闭合，沟道消逝（图(c) 所示） , 沟道电阻趋于无穷大，称此时u GS的值为夹断电压U GS( off )。

引言：人们想利用改变电场来控制固体材料的导电能力，从而使通过固体材料的电流随电场信号改变。

场效应管就是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件。

三极管取代电子管，但在输入阻抗等方面比不上，场效应管的出现，不仅有了三极管的一般优点，还弥补了输入阻抗低之不足，为创造新型而优异的电路（大、超大规模集成电路）提供了有利条件。

与三极管比较三极管：多子、少子导电（双极），基极电流控制，受温度影响大场效应管：多子导电（单极），控制极无电流，受温度影响小一、场效应管类型：N沟道管结型（JFET）P沟道管增强型N沟道管耗尽型绝缘栅型（MOS）P沟道管增强型耗尽型结构：见书P41符号：记忆：箭头表示栅源结正向偏置时栅极电流流向1.结型场效应管（JFET）利用外加电压控制半导体内的电场效应，通过改变耗尽层的宽窄从而改变导电沟道的宽窄来控制电流。

N沟道和P沟道的场效应管工作原理完全相同，结构上对偶。

使用N沟道场效应管时，GS间加负向电压,DS间加正向电压,利用耗尽区的宽度改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流。

由于,PN结反偏,所以，有从D N沟道S，当时N沟道的夹断电压，工作时须满足特性曲线通常用晶体管图示仪测出，常用的有漏极特性和转移特性。

漏极特性曲线以为参变量，与间的关系，即区1：可变电阻区（或非饱和区）图中为较小时管子预夹断前电压、电流关系特点：，，，，而增加比值由控制。

结论；管子的DS之间可看成是一个由电压控制的可变电阻。

区2：恒流区（或饱和区）图中为较大时，曲线近似水平的部分特点：大小受控制，，只略为增加。

结论：把近似看成一个受控制的电流源（管子用于放大时一般工作于此区域）区1和区2无明显区别，通常把曲线上的点连接起来组成一分界线，称预夹断轨迹区3：夹断区：时，沟道发生夹断，，即图中靠近横轴的部分。

转移特性曲线描述为参变量时，和间的关系，即管子工作于恒流区时，即时，因对影响小，故不同的对应的转移特性曲线基本上是重合在一起的，此时有近似表达式（）管子工作于可变电阻区时，即时，不同的对应的转移特性曲线相差很大，如图所示。