基于對比法的場效應管教學方法的探索

董小瓊

摘 要

場效應管知識點繁雜，是模擬電子技術教學的難點。本文從場效應管的結構符號及種類、場效應管的特性曲線、場效應管放大電路等幾個方面，采用與三極管對比的方法闡述教學過程，能化繁變簡，提高教學效率，增加學生學習積極性，達到事半功倍的效果。

關鍵詞

場效應管;三極管;對比法

中圖分類號： TN710-4 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 18 . 57

Abstract

The knowledge points of FET are complex， which is the difficulty of analog electronic technology teaching. This article uses the method of comparison with transistor to explain the teaching process from the structural symbols and types of FET， the characteristic curve of FET， the amplification circuit of FET， etc.which can simplify the complexity， improve the teaching efficiency， increase students' enthusiasm for learning， and achieve the effect of doing more with less.

Key words

FET; BJT; Comparison method

場效應晶體管（Field Effect Transistor）縮寫（FET）簡稱場效應管，因其優越的性能，被越來越多的電路廣泛使用，現已成為雙極型三極管的強大競爭對手。由于三極管在導電類型上只有兩種，相比較六種場效應管而言，三極管要簡單得多。為提高學生學習的積極性、在學習場效應管知識的過程中保持清晰的邏輯思維，在教學過程中采取先學習三極管及其放大電路，然后采用對比方法學習場效應管知識，可達到事半功倍的效果。

1 場效應管結構、種類、電路符號的教學

單極型的場效應管（FET）利用控制輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流，而雙極型三極管是利用輸入電流來控制輸出電流的器件。雖然控制輸出電流的原理不同，但兩類管在結構、種類、符號及應用方法上極大相似之處。

1.1 結構種類上的對比教學

從結構上看，場效應管有柵極g、源極s和漏極d三個電極，在構成應用電路時與三極管的三個電極接入電路具有一一對應的關系，即柵極g與基極b對應，源極s與發射極e對應，漏極d與集電極c對應。在電路中，場效應管的漏極電流id相應與三極管集電極電流iC對應，漏源電壓UDS與三極管UCE對應，這種對應不僅包含了接入電路的電極位置的對應，還包含了它們電流與電壓實際方向的對應。

三極管按導電類型分為NPN和PNP兩種類型，場效應管按導電溝道分為N溝道和P溝道。在電路的應用上N溝道場效應管和NPN型三極管對應，P溝道場效應管和PNP型三極管對應。比如：NPN型三極管在構成電路時其集電極接電源正極，發射極接到電源負極，那么對于N溝道的場效應管，與集電極對應的漏極接電源的正極，而與發射極對應的源極接電源的負極。依此類比，P溝道和PNP三極管接電源的方法相對應。

1.2 電路符號的對比教學

符號在電路中代表了元器件，對于有極性的元器件，符號出錯就意味著電路不能正常工作。場效應管按結構分為六種類型：耗盡型N溝道和P溝道結型場效應管、耗盡型N溝道和P溝絕緣柵場效應管、增強型N溝道和P溝道絕緣柵場效應管。在教學過程中采用與三極管符號對比的方法來學習它，能快速掌握它們的電路符號。

三極管的電路符號中，集電極c和發射極e在同側，基極b在符號的另一側。同樣在場效應管的符號里，與三極管集電極c和發射極e對應的漏極d和源極 s在符號同側，而與三極管基極b相對應的柵極g在符號的另一側。

NPN與PNP的符號區別僅是發射極上的箭頭方向不同而已，箭頭的尾端是N區，箭頭的首端是P區。在場效應管的符號中，N溝道和P溝道同樣也僅是箭頭的方向不同而已。場效應管中的箭頭要么背離連接漏極與源極的溝道，要么指向溝道，與三極管類似，箭頭指向溝道即箭頭的尾端在溝道的，則為N溝道。箭頭首端在溝道即箭頭背離溝道的，則是P溝道。

2 場效應管特性曲線的教學

2.1 場效應管轉移特性曲線的對比教學

場效應管有與三極管輸入特性曲線和輸出特性曲線相對應的轉移特性曲線和輸出特性曲線。從三極管的輸入特性曲線得到結論：三極管要導通，其發射結電壓|UBE|必須大于其死區電壓（亦即門坎電壓）|Uth|.在場效應管的轉移特性里，對應體現出柵源電壓|UGS|必須大于其開啟電壓|UT|或夾斷電壓|UP|才能正常導通工作。三極管輸入特性曲線和場效應管的轉移特性曲線都是用來說明它們何時導通、導通之后輸入電壓變化時對應的電流隨之變化的關系，學習了三極管輸入特性曲線之后，對場效應管的轉移特性曲線所體現的內涵，學習起來便得心應手。

2.2 場效應管輸出特性曲線的對比教學

與三極管輸出特性曲線形狀相似，場效應管同樣分為三個工作區域，但相互對應的參變量不同，基極電流是三極管的參變量，而柵源電壓則是場效應管的參變量[1]。從輸出特性可看出三極管有放大、飽和與截止三個工作狀態，飽和與截止狀態為三極管的開關狀態。場效應管從輸出特性曲線總結出與三極管對應的三個狀態，即恒流（放大）、可變電阻（與三極管飽和對應）和截止狀態，可變電阻與截止狀態為場效應管的開關狀態。三極管參數反映基極電流對集電極電流的控制能力。場效應管中與之對應的體現場效應管放大能力的參數為gm，反映柵源電壓UGS對漏極電流iD的控制能力。

3 場效應管放大電路的教學

場效應管有共源極、共漏極、共柵極三種基本放大電路。與三極管構成的共發射極、共集電極、共基極放大電路相對應。在電路構成的要求、電路的分析方法、電路的工作特點上有一一對應的關系。

3.1 放大電路的構成

三極管放大電路有固定偏置式和分壓式兩種，要求有合理的靜態工作點，能正常放大信號。增強型場效應管同樣有用來建立合適靜態工作點Q的固定偏置式和分壓偏置式放大電路，與三極管的放大電路除了放大管不同，其它電路部分是一致的。故在學習完三極管再利用對比法學習場效應管及其應用，簡單快捷有效。

3.2 電路的分析

三極管構成的放大電路的分析過程分為兩大步：先靜態再動態分析。場效應管放大電路的分析過程、方法與三極管放大電路完全一樣，靜態通過畫直流通路利用圖解法或估算法求解靜態工作點，動態通過畫交流通路利用圖解法或微變等效法求解動態參數。

3.3 放大電路的工作特點

掌握場效應管放大電路圖的結構及功能特點，才可以將它靈活運用到實際電子產品電路中。場效應管放大電路通過和三極管放大電路類比，能熟練掌握其功能特點。

共源極放大器與常用的共發射極放大器對應。在共射電路中，Ui與ic同相，與Uce（輸出信號Uo）反相。以此類推，共源電路，其輸入Ui與iD同相，與輸出信號電壓Uds的相位相反。

共漏放大器與共集放大電路相當，共集放大電路輸入信號從基極與集電極輸入，輸出信號從發射極與集電極間取出，此電路又稱為射極輸出器或射極跟隨器。共漏放大電路與之對應的是輸入信號從柵極與漏極間輸入，輸出信號從源極與漏極之間輸出，這種電路又稱為源極輸出器或源極跟隨器，它所體現的動態參數特征也與共集電路一致。

共柵極放大器與共基極放大電路相當，輸入信號從柵極與源極之間輸入，輸出信號從漏極與柵極之間輸出，這種放大器與共基電路一樣，高頻特性比較好。

4 結論

場效應管與晶體三極管在管腳結構、電路符號、電路構成、電路分析等方面有較多的相似之處，在教學過程中采用由簡到繁，通過先學習三極管再采用對比方法進行場效應管的教學，即能溫故知新，又能提高學生學習積極性和學習效果，起到了事半功倍的作用。

參考文獻

[1]袁晨光，丁海峰.類比教學法在場效應管教學中的應用[J].信息通信，2014.10

[2]楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.