第14章单结晶体管与场效应管课件.ppt

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1、电子技术基础与技能,主编：王扬帆 主审：栾良龙,新世纪高职高专教材编审委员会 组编,单结晶体管与场效应管的基础知识,单结晶体管与场效应管的标识,单结晶体管与场效应管的检测,14.1,14.3,14.2,第14章 单结晶体管与场效应管,学习单结晶体管和场效应管的电路符号、结构与分类。了解单结晶体管和场效应管的性能指标，了解它们的特点和主要应用。,掌握单结晶体管和场效应管的标识。掌握用万用表检测单结晶体管和场效应晶体管的引脚排列及好坏判断的技能。能用单结晶体管、场效应晶体管完成简单功能的电路。,知识目标,技能目标,第14章 单结晶体管与场效应管,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,单结晶体管

2、也叫双基极二极管，是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别引出两个基极B1和B2。在硅片中间略偏B2一侧制作一个P区作为发射极E，如图14-1所示。双基极二极管具有负阻特性。,14.1.1 单结晶体管,图14-1,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,单结晶体管可分为N型基极单结晶体管和P型基极单结晶体管两大类，具有陶瓷封装和金属壳封装等形式，常见单结晶体管外形如图14-2所示。单结晶体管的文字符号为“V”，电路图形符号如图14-3所示。,1单结晶体管的种类,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,图14-2,图14-3,14.1 单结晶

3、体管与场效应管的基础知识,2单结晶体管的主要性能指标,（1）,分压比,（2）,峰点电压与电流,（3）,谷点电压与电流,（4）,调制电流,（5）,耗散功率,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,3单结晶体管的特点和工作原理,单结晶体管最重要的特点是具有负阻特性。单结晶体管的工作原理如下:以N型基极单结晶体管为例，当发射极电压UE大于峰点电压UP时，PN结正向偏置，单结晶体管随着发射极电流IE的增加，大量空穴从发射极注入硅晶体，导致发射极与第一基极间的电阻急剧减小，其间的电位也就减小，呈现出负阻特性。,单结晶体管的基本作用是组成脉冲产生电路，包括张弛振

4、荡波形发生器等，并可使电路结构大为简化。此外，单结晶体管还可用作延时电路和触发电路。,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,4单结晶体管的作用,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,14.1.2 场效应管,场效应晶体管通常简称场效应管，是一种利用场效应原理工作的半导体器件，外形如图14-4所示。和普通双极型晶体管相比较，场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特点，得到了越来越广泛的应用。,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,图14-4,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,1场效应管的分类,场效应管的种类很多，场效应管主要分为结型场效应管和绝缘栅型场效

5、应管两大类。按沟道材料分:结型和绝缘栅型场效应管又各分为N沟道和P沟道两种。绝缘栅型场效应管也叫做金属氧化物半导体场效应管，简称为MOS场效应管，而MOS场效应晶体管又分为N沟道耗尽型,N沟道增强型,P沟道耗尽型和P沟道增强型四大类。场效应管还有单栅极管和双栅极管之分。双栅场效应管与单栅场效应管相比，具有两个互相独立的栅极G1和G2，从结构上看相当于两个单栅场效应管串联而成，其输出电流的变化受到两个栅极电压的控制。双栅场效应管的这种特性，为其用作高频放大器、增益控制放大器、混频器和解调器带来很大方便。场效应管的文字符号为“VT”，电路图形符号如图14-5所示。,14.1 单结晶体管与场效应管的

6、基础知识,图14-5,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,2.场效应管的主要性能指标,（1）饱和漏源电流,（2）夹断电压,（3）开启电压,（4）跨导,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,3.场效应管的工作原理,场效应管的基本工作原理如图14-6所示(以结型N沟道管为例)。由于栅极G接有负偏压(UG)，在U附近形成耗尽层。(1)当负偏压(UG)的绝对值增大时，耗尽层增大，沟道减小，漏极电流D减小。(2)当负偏压(UG)的绝对值减小时，耗尽层减小，沟道增大，漏极电流D增大。(3)场效应管的偏置电压,图14-6,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,和双极型晶体管一样，场效应管用于放

7、大等电路时，其栅极也应加偏置电压。结型场效应管的栅极应加反向偏置电压，即N沟道管加负向栅压，P沟道管加正向栅压;增强型绝缘栅场效应管应加正向栅压;耗尽型绝缘栅场效应管的栅压可正可负可为“”，如表14-1所示。加偏置的方法有固定偏置法、自给偏置法、直接耦合法等。,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,4.场效应管的工作原理,场效应管的特点是山栅极电压UG控制其漏极电流D。和普通双极型晶体管相比较，具有输入电阻高(108 109)、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，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竟争者

8、。,(1)场效应管的特点,14.1 单结晶体管与场效应管的基础知识,(2)场效应管的应用,场效应管可应用于放大电路。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。场效应管可以用作可变电阻。场效应管可以方便地用作恒流源。场效应管可以用作电子开关。,14.2 单结晶体管与场效应管的标识,14.2.1 单结晶体管与场效应管的命名,第一部分:用字母“B”表示半导体管;第二部分:用字母“T，表示特种管;第二部分:用数字“3”表示有3个电极第四部分:用数字表示耗散功率;第五部分:用字母表示特性参

9、数分类。,1.单结晶体管的命名方法,国产单结晶体管的型号命名由5部分组成:BT3数字字母,14.2 单结晶体管与场效应管的标识,2.单结晶体管的引脚,单结晶体管共有3只引脚，分别是发射极E、第一基极B1，第二基极B2。两种典型单结晶体管的引脚排列如图14-7所示。但是，需要说明的是，不同厂家、不同型号的单结晶体管的引脚排列方式不同，所以，我们不能靠简单的记忆来判定单结晶体管的引脚排列。,图14-7,14.2 单结晶体管与场效应管的标识,3.单结晶体管的引脚,(1)场效应管的命名我国现行场效应管的命名方法有两种:第一种命名方法与双极型二极管相同，第二位字母J代表结型场效应管,O代表绝缘栅场效应管

10、。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道;C是N型硅P沟道。例如，3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。第二种命名方法是CSXX#,CS代表场效应管,XX以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。,14.2 单结晶体管与场效应管的标识,(2)场效应管的识别场效应管一般具有3只引脚(双栅管有4只引脚)，分别是栅极G、源极S和漏极D,它们的功能分别对应于双极型晶体管的基极B、发射极E和集电极C。场效应管的源极S和漏极D是对称的，实际使用中可以互换。常用场效应管的引脚如图14-8所示，使用中应注意识别。同样需要

11、说明的是，不同厂家、不同型号的场效应晶体管的引脚排列方式不同，所以，我们不能靠简单的记忆来判定场效应晶体管的引脚排列，要学会用万用表判别场效应三极管引脚的方法。,14.2 单结晶体管与场效应管的标识,图14-8,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,14.3.1 单结晶体管的检测,判断单结晶体管发射极E的方法是:把万用表置于“RX 100”挡或“RX 1k”挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔分别接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。单结晶体管B1和B2的判断方法是:把万用表置于R X 100”挡或“RX 1k”挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电

12、阻大的一次，红表笔接的就是B1极，如图14-9所示。,1.单结晶体管各管脚的判别方法,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,图14-9,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,2.单结晶体管性能好坏的判断,双基极二极管性能的好坏可以通过测量其各极间的电阻值是否正常来判断。用万用表“RX1k挡，将黑表笔接发射极E，红表笔依次接两个基极(B1和B2)，正常时均应有几千欧至十几千欧的电阻值，再将红表笔接发射极E，黑表笔依次接两个基极，正常时阻值为无穷大，如图14-10所示。双基极二极管两个基极(B1和B2)之间的正、反向电阻值均在2k10k范围内，若测得某两极之间的电阻值与上述正常值相差较大时，则说明

13、该二极管已损坏。,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,图14-10,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,14.3.2 场效应管的检测,MOS场效应管的输人电阻高，栅极G允许的感应电压不应过高，所以不要直接用手去捏栅极，必须用手握螺丝刀的绝缘柄，用金属杆去碰触栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极，引起栅极击穿。,根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。具体方法:将万用表拨在“RX 1k”挡上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，如图14-11所示，则该两个电极分别是漏极D和源极S。,14.3 单结

14、晶体管与场效应管的检测,1.用指针式万用表对场效应管进行判别,（1）用测电阻法判别结型场效应管的电极,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,图14-11,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极G。也可以将万用表的黑表笔(红表笔也行)任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是PN结的反向，即都是反向电阻，可以判定是N沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极;若两次测出的电阻值均很小，说明是正向PN结

15、，即是正向电阻，判定为P沟道场效应管，如图14-12所示。黑表笔接的也是栅极。,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,图14-12,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,（2）测电阻法判别场效应管的好坏,测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极G1与栅极G2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。将万用表置于“R 10”或“R 100”挡，测量源极S与漏极D之间的电阻，阻值通常在几十欧到几千欧范围(在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的)，如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良;如果测得阻值是无穷大，可能是内部电极断了

16、。把万用表置于“R 10k”挡，再测栅极G1与G2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的;若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。若两个栅极在管内断极，可用元件代换法进行检测。,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,2.用感应信号输人法估测场效应管的放大能力,(1)用万用表电阻的“R 100”挡，红表笔接源极S，黑表笔接漏极D，给场效应管加上1.5V的电源电压，此时表针指示出的漏源极间的电阻值。(2)然后用手捏住结型场效应管的栅极G，将人体的感应电压信号加到栅极上。这样，由于场效应管的放大作用，漏源电压VDS和漏极电流Ib都要发生变化，也

17、就是漏源极间电阻发生了变化，由此可以观察到表针有较大幅度的摆动。如图14-13所示。如果手捏栅极表针摆动较小，说明管的放大能力较差;表针摆动较大，表明管的放大能力大;若表针不动，说明管是坏的。根据上述方法，我们用万用表的“R 100挡，测结型场效应管3DJ2F。先将管的G极开路，测得漏源电阻RDS为600，用手捏住G极后，表针向左摆动，指示的电阻RDS为12k，表针摆动的幅度较大，说明该管是好的，并有较大的放大能力。,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,图14-13,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,运用这种方法时要说明几点:,第一，在测试场效应管用手捏住栅极时，万用表针有可能向右摆动(

18、电阻值减小)，也可能向左摆动(电阻值增加)。这是由于人体感应的交流电压较高，而不同的场效应管用电阻挡测量时的工作点可能不同(或者工作在饱和区或者在不饱和区)所致，试验表明，多数场效应管的RDS增大，即表针向左摆动;少数场效应管的RDS减小，使表针向右摆动。但无论表针摆动方向如何，只要表针摆动幅度较大，就说明管有较大的放大能力。,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,第二，此方法对MOS场效应管也适用。但要注意，MOS场效应管的输入电阻高，栅极G允许的感应电压不应过高，所以不要直接用手去捏栅极，必须用手握螺丝刀的绝缘柄，用金属杆去碰触栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极，引起栅极击穿。如图14-

19、14所示。第三，每次测量完毕，应当GS极间短路一下。这是因为GS结电容上会充有少量电荷，建立起VGS电压，造成再进行测量时表针可能不动，只有将GS极间短路放掉电荷才行。,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,图14-14,14.3 单结晶体管与场效应管的检测,3.测电阻法判别无标识的场效应管,用测量电阻的方法找出两个有电阻值的管脚，也就是源极S和漏极D,余下两个脚为第一栅极G1，和第二栅极G2。把先用两表笔测得的源极S与漏极D之间的电阻值记下来，对调表笔，再测量一次，把其测得电阻值记下来。两次测得阻值较大的一次中，黑表笔所接的电极为漏极D;红表笔所接的为源极S。用这种方法判别出来的S、D极，还可以用估测其管的放大能力的方法进行验证，即放大能力大的黑表笔所接的是D极;红表笔所接的是S极，两种方法检测结果应一样。当确定了漏极D、源极S的位置后，按D、S的对应位置装入电路，一般 G1、G2也会依次对准位置，这就确定了两个栅极G1、G2的位置，从而就确定了D、S、G1 和G2管脚的顺序。,Thank You!,