一、题目
测试 N 沟道场效应管夹断电压(或开启电压)的电路如图1所示。
(1)分析电路的测试原理,并在 Multisim 环境下测试五种不同型号场效应管的夹断电压(或开启电压)。所选场效应管应具有典型性。
(2)修改电路,使之能够测试 P 沟道场效应管的夹断电压(或开启电压),并进行仿真。
图1 N沟道场效应管夹断电压测量电路图1\,\,\textrm N 沟道场效应管夹断电压测量电路图1N沟道场效应管夹断电压测量电路
二、原理分析
手册中给出的夹断电压或开启电压,通常是漏极电流 IDI_DID 为一很小数值(如 5 μA5\,\textrm{μA}5μA )下的栅 - 源电压 UGSU_{GS}UGS。
(1)因电路引入负反馈,可认为集成运放的两个输入端电位近似为零,净输入电流近似为零,因此源极电流 IS≈V1R1I_S\approx\frac{V_1}{R_1}IS≈R1V1为使 IS=5 μAI_S=5\,\textrm{μA}IS=5μA,实际选取 V1V_1V1 为 0.5 V0.5\,\textrm V0.5V,R1R_1R1 为 100 kΩ100\,\textrm{kΩ}100kΩ,如图2所示。此时输出电压的值近似等于场效应管的夹断电压或开启电压。因为集成运放反向输入端的电位只有几毫伏,所以可以忽略它所引起的测量误差,场效应管的 RgsR_{gs}Rgs 非常大,可认为 R3R_3R3 上无电流通过。
(2)将 V2V_2V2 改为 −15 V-15\,\textrm V−15V,V1V_1V1 改为 −0.5 V-0.5\,\textrm V−0.5V,二极管 D1D_1D1 反接,即可用于测 P 沟道场效应管的夹断电压或开启电压。
三、仿真电路
(1)图2所示即为 N 沟道场效应管夹断电压(或开启电压)的测量电路。
图2 N沟道场效应管夹断电压的测量仿真电路图2\,\,\textrm N沟道场效应管夹断电压的测量仿真电路图2N沟道场效应管夹断电压的测量仿真电路(2)图3所示为 P 沟道场效应管夹断电压(或开启电压)的测量电路。
图3 P 沟道场效应管夹断电压的测量仿真电路图3\,\,\textrm P\,沟道场效应管夹断电压的测量仿真电路图3P沟道场效应管夹断电压的测量仿真电路
四、仿真数据及结果
(1)表1所示为五种 N 沟道场效应管的夹断电压或开启电压及管子的类型。
表1 五种 N 沟道场效应管的夹断电压或开启电压表1\,\,五种\,\textrm N\, 沟道场效应管的夹断电压或开启电压表1五种N沟道场效应管的夹断电压或开启电压
型号 | 2N3686 | 2SK330 | 2N7000 | BSS229 | BSS89 |
---|---|---|---|---|---|
管子类型 | 结型 | 结型 | MOS | MOS | 大功率MOS |
UGS(off)U_{GS(off)}UGS(off)/V | -0.87 | -2.1 | |||
UGS(th)U_{GS(th)}UGS(th)/V | 2.015 | -0.835 | 1.663 |
(2)表2所示为五种 P 沟道场效应管的夹断电压或开启电压及管子的类型。表2 五种 P 沟道场效应管的夹断电压或开启电压表2\,\,五种\,\textrm P\,沟道场效应管的夹断电压或开启电压表2五种P沟道场效应管的夹断电压或开启电压
型号 | 2N2608 | 2N4381 | 2N6804 | BSH201 | BSS110 |
---|---|---|---|---|---|
管子类型 | 结型 | 结型 | MOS | MOS | 大功率MOS |
UGS(off)U_{GS(off)}UGS(off)/V | 2.357 | 1.766 | |||
UGS(th)U_{GS(th)}UGS(th)/V | -3.628 | -1.904 | -1.708 |