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场效应管放大电路(场效应管放大电路图)

来源:www.haichao.net  时间:2022-12-14 16:14   点击:60  编辑:admin   手机版

1. 场效应管放大电路图

Q点在电路上看不见,指的是静态工作点,三极管的集电极电压 电流和基极电流的关系用一组曲线表示电路参数确定后,可知基极电流,并进一步求出集电极电压 电流并反映在曲线上是一个点,称静态工作点,简写Q点

2. 场效应管放大电路的三种组态

开关三极管(Switch transistor)的外形与普通三极管外形相同,它工作于截止区和饱和区,相当于电路的切断和导通。由于它具有完成断路和接通的作用,被广泛应用于各种开关电路中,如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。

电路图

负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上,输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。

详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启(关闭状态),此时三极管乃工作于截止(cut off)区。

同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合(连接状态),此时三极管乃工作于饱和区(saturation)。

工作原理

截止状态

当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,即为三极管的截止状态。开关三极管处于截止状态的特征是发射结,集电结均处于反向偏置。

导通状态

当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并且当基极的电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不再怎么变化,此时三极管失去电流放大作用,集电极和发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态,即为三极管的导通状态。开关三极管处于饱和导通状态的特征是发射结,集电结均处于正向偏置。而处于放大状态的三极管的特征是发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置。这也是可以使用电压表测试发射结,集电结的电压值判定三极管工作状况的原理。开关三极管正是基于三极管的开关特性来工作的。

工作模式

三极管的种类很多,并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装,常见三极管的外观,有一个箭头的电极是发射极,箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是表示电流的方向。

双极面结型晶体管两个类型:NPN和PNP

NPN类型包含两个n型区域和一个分隔它们的p型区域;PNP类型则包含两个p型区域和一个分隔它们的n型区域。

特点应用

开关三极管具有寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点。开关三极管可以用很小的电流,控制大电流的通断,有较广泛的应用。小功率开关管可以用在电源电路、驱动电路、开关电路等;大功率管可用于彩色电视机、通信设备的开关电源;也可用于低频功率放大电路、电流调整等;高反压大功率开关管可用于彩色电视机行输出管。

参质数

选用三极管需要了解三极管的主要参数。若手中有一本晶体管特性手册最好。三极管的参数很多,其中必须了解的四个极限参数:ICM、BVCEO、PCM、fT、TON TOFF 等,可满足95%以上的使用需要。

1. ICM是集电极最大允许电流。三极管工作时当它的集电极电流超过一定数值时,它的电流放大系数β将下降。为此规定三极管的电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为ICM。所以在使用中当集电极电流IC超过ICM时不至于损坏三极管,但会使β值减小,影响电路的工作性能。

2. BVCEO是三极管基极开路时,集电极-发射极反向击穿电压。如果在使用中加在集电极与发射极之间的电压超过这个数值时,将可能使三极管产生很大的集电极电流,这种现象叫击穿。三极管击穿后会造成永久性损坏或性能下降。

3. PCM是集电极最大允许耗散功率。三极管在工作时,集电极电流在集电结上会产生热量而使三极管发热。若耗散功率过大,三极管将烧坏。在使用中如果三极管在大于PCM下长时间工作,将会损坏三极管。需要注意的是大功率三极管给出的最大允许耗散功率都是在加有一定规格散热器情况下的参数。使用中一定要注意这一点。

4. 特征频率fT。随着工作频率的升高,三极管的放大能力将会下降,对应于β=1时的频率fT叫作三极管的特征频率。

5.开通时间、关断时间是衡量开关管响应速度的一个重要参数。

分类

开关三极管因功率的不同可分为小功率开关管、中功率和大功率开关管。常用小功率开关管有3AKl-5、3AKll-15、3AKl9-3AK20、3AK20-3AK22、3CKl-4、3CK7、3CK8、3DK2-4、3DK7-9。

常用的高反压、大功率开关管有:2JD1556、2SD1887、2SD1455、2SD1553、2SD1497、2SD1433、2SD1431、2SD1403、2SD850等,它们的最高反压都在1500V以上。

常用开关

开关三极管的外形与普通三极管外形相同,主要用于电路的关与通的转换。由于它具有完成断路或接通的作用,被广泛用于开关电路,且具有开关速度快、寿命长等特点,而且普遍用于电源|稳压器电路、驱动电路、振荡电路、功率放大电路、脉冲放大电路及行输出电路等。开关三极管因功率的不同可分为小功率开关管和大功率开关管。

常用的小功率开关管有:8550、8050等。

常用的高反压、大功率开关管有:2SD1556、2SD1887、2SD1455、2SD1553、2SD1497、2SD1433、2SD1431、2SD1403、2SD850等,它们的最高反压都在1500V以上。

3. 设计场效应管放大电路

场效应管通过栅源之间电压来控制漏极电流,因此,它和晶体管一样可以实现能量的控制,构成放大电路,由于栅源之间电阻很高,所以常作为高输入阻抗放大器的输入级。场效应管的源极,栅极和漏极与晶体管的发射极、基极和集电极相对应,因此在组成放大电路时也有三种接法,即共源放大电路、共漏放大电路和共栅放大电路。共栅电路很少用,一般只用菜源和共漏两种电路。

与晶体管放大电路一样,为了使电路正常放大,必须设置合适的静态工作点,以保证在信号的整个周期内场效应管均工作在恒流区。以N沟道增强性MOS管共源放大电路为例,为使它工作在恒流区,在输入回路加栅极电源,这个电压应大于开启电压,在输出回路加漏极电源,它一方面使漏源电压大于预夹断电压以保证管子要作在恒流区,另一方面作为负载的能源,漏极电阻与共射放大电路中集电极电阻具有完全相同的作用,它将漏极电流的变化转换成电压的变化,从而实现电压放大。

4. 场效应管放大电路的输入电阻,主要由( )决定

场效应管有结型和绝缘栅型之分,但都不需要向控制极偏置电路吸收电流,输入电阻很大。

5. 场效应管放大电路仿真实验报告

一、结型场效应管的测量 1、判定场效应管的电极 先确定管子的栅极。

将万用表置于R×100档,黑表笔接管子的一个电极,红表笔依次碰触另外两个电极。若两次测出的电阻值均很大,说明是P沟道管。且黑表笔接的就是栅极。若两次测出的阻值均很小,说明是N沟道管,且黑表笔接的就是栅极。若不出现上述情况,可调换另一电极,按上述方法进行测量,直到判断出栅极为止。一般结型场效应管的源极和漏极在制造工艺上是对称的,因此可互换使用,所以可以不再定栅极和漏极,源极和漏极间的电阻值正常时约为几千欧姆。2、估测场效应管的放大能力, 将表置于R×100档,黑笔接漏极D,红笔接源极S,这时指针指出的是漏极和源极间的电阻值。用手捏住栅极G,表针应有较大幅度的摆动,摆幅越大,则管子的放大能力越强。若表针摆动很小,则管自放大能力很弱。若表针不动,说明管子已失去放大能力。二、MOS场效应管的测量 MOS场效应管,目前常用的多为双删型的结构,两个删极都能控制沟道电流的大小,靠近源极S的栅极G1是信号栅,靠近漏极D的栅极G2是控制栅,通常加AGC电压。1、判定场效应管的电极 将表置于R×100档,用红、黑表笔依次轮换测量各管脚间的电阻值,只有D和两极间的电阻值为几十至几千欧姆,其余各管脚间的阻值为无穷大。当找到D和S 极以后,再交换表笔测量这两个电极间的阻值,其被测阻值较大的一次测量中,黑表笔接的为D极。红表笔接的为S极。靠近S极的栅极为信号栅G1,靠近D极的栅极为控制栅G2。2、估测场效应管的放大能力 将表置于R×100档,黑笔接漏极D,红笔接源极S,这时指针指出的漏极和源极间的电阻值。用手握住螺丝刀的绝缘柄,用金属杆去碰触栅极,表针应用较大幅度的摆动,摆幅越大,则放大能力越强,若表针摆动很小,则放大能力很弱。若表针不动,则已失去放大能力。对MOS场效应管不能用手去捏住栅极,以防止引起 MOS管的栅极击穿。三、VMOS场效应管的测量(以N沟到为例) VMOS场效应管是一种功率管 1、判定场效应管的电极 将表置于R×1K档,分别测量三个电极间的阻值,若测得某一电极与其余两电极的阻值为 无穷大,且对换表笔测量时阻值仍为无穷大,则此为栅极G,注意;此种测量方法仅对管内无保护二极管的VMOS管使用。将表置于R×1K档,先将VMOS管三个电极短接一下,后用交换表笔的方法测两次阻值。阻值较大的一次测量中,黑笔所接的为漏极D,红笔接的为源极S 。2、估测场效应管的放大能力 将表置于R×10K档红笔接源极,黑笔接漏极,用手捏住栅极,管子的阻值应有明显的变 化,变化越大,说明管子的跨导越高。

6. 场效应管放大电路中,是靠什么控制漏极电流的

场效应管工作原理用一句话说,就是“漏极-源极间流经沟道的ID,用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制ID”。更正确地说,ID流经通路的宽度,即沟道截面积,它是由pn结反偏的变化,产生耗尽层扩展变化控制的缘故。

场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。主要有两种类型(junction FET—JFET)和金属 - 氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor FET,简称MOS-FET)。由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。

在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动,在理想状态下几乎具有绝缘特性,通常电流也难流动。但是此时漏极-源极间的电场,实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近,由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。

电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。

7. 场效应管放大电路实验报告

以板极输出电压放大为例:场效应管通过控制珊极电压的变化(或输入信号振幅的变化),控制了场效应管“夹断电压”的变化,从而控制了载流子数量的变化载流子数量的变化对应了板极电流的变化,引起在供电电源和板极之间串联电阻上的压降变化,引起取自板极的输出电压发生变化。

因此,从放大本质上看,场效应管的本质是珊极输入电压的变化引起了板极电流(或跟随应用时漏极电流)的变化。

8. 场效应管放大电路和双极型放大电路相比

场效应管是单极型晶体管,只有一种载流子参与导电,有p沟道和n沟道两种大的类型,属于电压控制电流源类的放大器件。而三极管是双极型晶体管,有两种载流子参与导电,有pnp和npn两种导电类型,属于电流控制电流源类的放大器件。两种类型不能互换。

9. 场效应管放大电路实验总结

(1) 场效应管是一种电压控制器件, 即通过UGS来控制ID。

(2) 场效应管输入端几乎没有电流, 所以其直流输入电阻和交流输入电阻都非常高。

(3) 由于场效应管是利用多数载流子导电的, 因此, 与双极性三极管相比, 具有噪声小、受幅射的影响小、热稳定性较好而且存在零温度系数工作点等特性。

(4) 由于场效应管的结构对称, 有时漏极和源极可以互换使用, 而各项指标基本上不受影响, 因此应用时比较方便、 灵活。

(5) 场效应管的制造工艺简单, 有利于大规模集成。 场效应管的零温度系工作点 。

(6) 由于MOS场效应管的输入电阻可高达1015Ω, 因此, 由外界静电感应所产生的电荷不易泄漏, 而栅极上的SiO2绝缘层又很薄, 这将在栅极上产生很高的电场强度, 以致引起绝缘层击穿而损坏管子。

(7) 场效应管的跨导较小, 当组成放大电路时, 在相同的负载电阻下, 电压放大倍数比双极型三极管低。

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