场效应管的结构及工作原理(教案)

课程模拟电子技术基础章节1．4节教师审批课题结型场效应管课时授课日期授课班级教学目的与要求1、了解场效应管的特点作及分类；2、掌握结型场效应管的结构和工作原理；3、了解结型场效应管的特性曲线及三个工作区；4.。简单了解结型效应管的主要参数。教学重点场效应管的工作原理和特点教学难点场效应管的工作原理授课类型讲述与图片展示教学方法教具解决重难点的措施本节难点是场效应管的工作原理。为了让学生更好地理解，在教学中采用如下措施：1、在讲授过程中将反向电压变化、PN结的宽度变化、沟道变化、ID的变化。串联在一起，产生一个逻辑过程，加深学生对这种变化的理解。2、加强训练，采用讲—练—讲的方法，使学生更好地掌握。导入过程设计通过对前面已经学习过的三极管知识复习，引导学生从主要参数中认识到三极管不稳定的主要原因是存在反向电流ICBO和ICEO，而且这个电流又与温度有关，因此形成电流—温度相互促进增大的恶性循环，导致电路不能正常工作的恶果。这点在后面要学习的零点漂移现象就是一例。在老式的质量较差的电视机和收音机，有时工作时间长了就会出现跑台、没有声音、图象不稳等，有人为了看电视不得不将电视机旁加一个电扇。这一切都是三极管反向电流的祸。为了克服这个缺点我们就要学习另一种放大管——场效应管。（导入过程`5分钟）教学过程教学内容：一、什么是场效应管？（10分钟）1、场效应管的特点：三极管是以输入电流来控制输出电流，而场效应管则是以输入电压来控制输出电流。属于电压控制型器件。由于它的输入电阻高，无反向电流，因此具有噪声低、热稳定性好等优点。（它的优点可以由学生来说，老师只作讲解）2、场效应管的分类：（这点很简单，可由老师提出问题由学生回答，老师则板书归纳）3、场效应管的符号：注意：N沟道与P沟道场效应管符号的区别，符号中箭头的指向与前面所学过的二极管、三极管一样是由P区指向N区。在N沟道场效应管中，S是N型半导体，于是G是P型半导体，在符号中箭头就由G指向S。反之，在P沟道场效应管中，S是P型半导体，G是N型半导体，在符号中箭头指向就是由S指向G。二．结场效应管的结构和工作原理（15分钟）先以N沟道结场效应管为例说明其结构和工作原理。1、结构：注意讲清楚两个PN结、三个电极。在N型半导体两侧各扩散两个P型区，形成两个PN结。在N型半导体两端引出漏极D、源极S；两个P区联在一起作为栅极G；三个电极，漏极D、源极S、栅极G；2、工作原理：（1）正常情况下，G极空置，将D、S极加上正电压UDS，电路中就会有电流ID，因为N型半导体就是导体，是可以导电。我们称这条导电区域为导电沟道。问：这个电流的大小与什么因素有关？（只与电压UDS大小有关，如果UDS不变则电流ID也不会改变）（2）问：如何控制电流ID呢？我们在栅、源之间接负电压VGS。于是两个PN结都处于反向偏置状态。（3）问：如果改变负电压VGS会产生什么结果？（会改变PN结上的负电压，也就会改变PN结的宽度）负电压VGS越高，则PN结越宽。问：PN结变宽会导致什么结果？PN结越宽，则沟道越窄，沟道电阻变大，电流ID就越小。反之，则PN结越窄，沟道越宽，沟道电阻变小，电流ID就越大。（可以用公路来比喻，路两边的停的车越多则能通的路就越窄。）于是，通过改变电压VGS，就可以控制输出电流ID。板书：改变负电压VGS→PN结的宽度→沟道宽度→沟道电阻→电流ID3、P沟道结场效应管其结构和工作原理。问：如果是P沟道结场效应管其结构和工作原理有什么不同？（由学生回答）结构上，半导体类型都相反；工作原理上，VGS为正电压（为什么？）在控制过程上，基本相同。即正电压VGS越高，则PN结越宽，则沟道越窄，沟道电阻变大，电流ID就越小。课堂练习：（10分钟）下列说法是否正确？说明理由。1、场效应管属于电流控制元件。2、场效应管有三个电极分别叫漏极D、源极S、栅极G；也有两个PN结分别叫漏结和源结。3、场效应管按结构可以分为增强型和耗尽型两大类。4、场效应管正常工作时应该在栅、源之间接正电压VGS。5、负电压VGS越高则沟道电阻就越小，电流ID就越大6、电压VGS越高则沟道电阻就越大，电流ID就越小（第二课时）三．JFET的特性曲线（10分钟）分为转移特性曲线和输出特性曲线。1、转移特性曲线：即反映了当UDS电压一定时UGS与iD的关系曲线。我们知道，作图时先画坐标系，横轴为UGS，纵轴为ID。一般画曲线时先取两个点，即UGS=0和ID=0的两个点，再用一条曲线联接两点就成了。当ugS=0时，iD最大，此时的电流称为漏极饱和电流IDSS。当iD=0时，此时的UGS称为夹断电压UGS（off）注意：前面学习三极管的特性时有一个输入特性，这里为什么叫转移特性不叫输入特性呢？因为在三极管的输入特性中是研究输入电流IB与输入电压VBE间的关系，而这里研究的是输入电压VGS与输出电流ID之间的关系，是由输入端控制输出端，所以叫转移特性。2、输出特性曲线（不作重点内容，学生了解一下就行）（5分钟）输出特性曲线是指在VGS一定的情况下，ID与VDS的关系。引导学生看曲线图与三极管的输出特性曲线有点相似。不过它的三个区的名称不同。分别叫作：（1）可调电阻区，ID随VDS作线性变化，（2）饱和区，VGS不变，则ID也不随VDS变化，这时ID只受VGS电压的控制。（3）击穿区，VDS增到一定程度，ID突然增大，出现击穿。小结：场效应管的特点：1、场效应管是用输入电压控制输出电流的，属于电压控制器件。三极管属于电流控制器件。2、场效应管工作时输入端G、S端的PN结处于反偏，因此输入电阻极高，这对于放大微弱信号非常有利。而三极管工作时输入端B、E端的PN结处于正偏，因此输入电阻很低。3、场效应管工作时只有扩散电流，没有漂移电流，因此它又叫单极型晶体管。而三极管不仅有扩散电流（发射结电流），还有漂移电流（集电结电流），因此它叫双极型晶体管。课堂练习（10分钟）结型场效应管练习题一．填空题1．场效应管是一种控制型器件，它分为管和管两种。2．场效应管有三个电极，即：，，。3．当时的漏极电流称为漏极饱和电流，用IDSS表示。4．N沟道JFET正常工作时VGS为＿＿＿电压，P沟道JFET正常工作时VGS为＿＿＿电压。5．场效应管的输出特性曲线可分为______________、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿三个区。二、单项选择题1．结型场效应管中，由同一块半导体两端引出的两个电极是（）A、源极和栅极B、源极和漏极C、漏极和栅极D、栅极和发射极2．结型场效应管在工作时两个PN结的状态是（）A、两个PN结都反偏B、两个PN结都正偏C、一个PN结正偏另一个反偏3．结型场效应管的输出特性曲线中也称为放大区的是（）A、可调电阻区B、恒流区C、击穿区D、截止区4．有下列条件（）就可以决定结型场效应管的转移特性曲线。A、VDS和VGSB、VDS和IDC、VP和IDSSD、VT和IDSS5．下面是N沟道结型场效应管的转移特性曲线的是（）6．饱和电流是指的（）A、VGS＝0时的漏极电流B、VDS＝0时的漏极电流C、ID＝0时的栅－源电压D、ID＝0时的漏－源电压7．下面不是场效应管的特点是（）A、单极型器件B、输入电阻很大C、热稳定性好D、电流放大系数β很高8．结型N沟道场效应管的PN结的宽度是随所加的反向电压VGS而变化的。其变化是（）A、反向电压越高，PN结就越宽B、反向电压越高，PN结就越窄C、反向电压越高，沟道电阻就越小D、反向电压越高，漏极电流就越大9．晶体管和场效应管相比，下列说法正确的是（）A、三极管是电压放大型B、场效应管是电流放大型C、场效应管输入电阻低D、场效应管是电压放大型10．夹断电压是指的（）A、ID＝0时的uGS电压B、ID＝0时的uDS电压C、ID最大时的uGS电压当堂评讲（10分钟）