基于对比法的场效应管教学方法的探索

董小琼

摘 要

场效应管知识点繁杂，是模拟电子技术教学的难点。本文从场效应管的结构符号及种类、场效应管的特性曲线、场效应管放大电路等几个方面，采用与三极管对比的方法阐述教学过程，能化繁变简，提高教学效率，增加学生学习积极性，达到事半功倍的效果。

关键词

场效应管;三极管;对比法

中图分类号： TN710-4                文献标识码： 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

場效应晶体管（Field Effect Transistor）缩写（FET）简称场效应管，因其优越的性能，被越来越多的电路广泛使用，现已成为双极型三极管的强大竞争对手。由于三极管在导电类型上只有两种，相比较六种场效应管而言，三极管要简单得多。为提高学生学习的积极性、在学习场效应管知识的过程中保持清晰的逻辑思维，在教学过程中采取先学习三极管及其放大电路，然后采用对比方法学习场效应管知识，可达到事半功倍的效果。

1 场效应管结构、种类、电路符号的教学

单极型的场效应管（FET）利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流，而双极型三极管是利用输入电流来控制输出电流的器件。虽然控制输出电流的原理不同，但两类管在结构、种类、符号及应用方法上极大相似之处。

1.1 结构种类上的对比教学

从结构上看，场效应管有栅极g、源极s和漏极d三个电极，在构成应用电路时与三极管的三个电极接入电路具有一一对应的关系，即栅极g与基极b对应，源极s与发射极e对应，漏极d与集电极c对应。在电路中，场效应管的漏极电流id相应与三极管集电极电流iC对应，漏源电压UDS与三极管UCE对应，这种对应不仅包含了接入电路的电极位置的对应，还包含了它们电流与电压实际方向的对应。

三极管按导电类型分为NPN和PNP两种类型，场效应管按导电沟道分为N沟道和P沟道。在电路的应用上N沟道场效应管和NPN型三极管对应，P沟道场效应管和PNP型三极管对应。比如：NPN型三极管在构成电路时其集电极接电源正极，发射极接到电源负极，那么对于N沟道的场效应管，与集电极对应的漏极接电源的正极，而与发射极对应的源极接电源的负极。依此类比，P沟道和PNP三极管接电源的方法相对应。

1.2 电路符号的对比教学

符号在电路中代表了元器件，对于有极性的元器件，符号出错就意味着电路不能正常工作。场效应管按结构分为六种类型：耗尽型N沟道和P沟道结型场效应管、耗尽型N沟道和P沟绝缘栅场效应管、增强型N沟道和P沟道绝缘栅场效应管。在教学过程中采用与三极管符号对比的方法来学习它，能快速掌握它们的电路符号。

三极管的电路符号中，集电极c和发射极e在同侧，基极b在符号的另一侧。同样在场效应管的符号里，与三极管集电极c和发射极e对应的漏极d和源极 s在符号同侧，而与三极管基极b相对应的栅极g在符号的另一侧。

NPN与PNP的符号区别仅是发射极上的箭头方向不同而已，箭头的尾端是N区，箭头的首端是P区。在场效应管的符号中，N沟道和P沟道同样也仅是箭头的方向不同而已。场效应管中的箭头要么背离连接漏极与源极的沟道，要么指向沟道，与三极管类似，箭头指向沟道即箭头的尾端在沟道的，则为N沟道。箭头首端在沟道即箭头背离沟道的，则是P沟道。

2 场效应管特性曲线的教学

2.1 场效应管转移特性曲线的对比教学

场效应管有与三极管输入特性曲线和输出特性曲线相对应的转移特性曲线和输出特性曲线。从三极管的输入特性曲线得到结论：三极管要导通，其发射结电压|UBE|必须大于其死区电压（亦即门坎电压）|Uth|.在场效应管的转移特性里，对应体现出栅源电压|UGS|必须大于其开启电压|UT|或夹断电压|UP|才能正常导通工作。三极管输入特性曲线和场效应管的转移特性曲线都是用来说明它们何时导通、导通之后输入电压变化时对应的电流随之变化的关系，学习了三极管输入特性曲线之后，对场效应管的转移特性曲线所体现的内涵，学习起来便得心应手。

2.2 场效应管输出特性曲线的对比教学

与三极管输出特性曲线形状相似，场效应管同样分为三个工作区域，但相互对应的参变量不同，基极电流是三极管的参变量，而栅源电压则是场效应管的参变量[1]。从输出特性可看出三极管有放大、饱和与截止三个工作状态，饱和与截止状态为三极管的开关状态。场效应管从输出特性曲线总结出与三极管对应的三个状态，即恒流（放大）、可变电阻（与三极管饱和对应）和截止状态，可变电阻与截止状态为场效应管的开关状态。三极管参数反映基极电流对集电极电流的控制能力。场效应管中与之对应的体现场效应管放大能力的参数为gm，反映栅源电压UGS对漏极电流iD的控制能力。

3 场效应管放大电路的教学

场效应管有共源极、共漏极、共栅极三种基本放大电路。与三极管构成的共发射极、共集电极、共基极放大电路相对应。在电路构成的要求、电路的分析方法、电路的工作特点上有一一对应的关系。

3.1 放大电路的构成

三极管放大电路有固定偏置式和分压式两种，要求有合理的靜态工作点，能正常放大信号。增强型场效应管同样有用来建立合适静态工作点Q的固定偏置式和分压偏置式放大电路，与三极管的放大电路除了放大管不同，其它电路部分是一致的。故在学习完三极管再利用对比法学习场效应管及其应用，简单快捷有效。

3.2 电路的分析

三极管构成的放大电路的分析过程分为两大步：先静态再动态分析。场效应管放大电路的分析过程、方法与三极管放大电路完全一样，静态通过画直流通路利用图解法或估算法求解静态工作点，动态通过画交流通路利用图解法或微变等效法求解动态参数。

3.3 放大电路的工作特点

掌握场效应管放大电路图的结构及功能特点，才可以将它灵活运用到实际电子产品电路中。场效应管放大电路通过和三极管放大电路类比，能熟练掌握其功能特点。

共源极放大器与常用的共发射极放大器对应。在共射电路中，Ui与ic同相，与Uce（输出信号Uo）反相。以此类推，共源电路，其输入Ui与iD同相，与输出信号电压Uds的相位相反。

共漏放大器与共集放大电路相当，共集放大电路输入信号从基极与集电极输入，输出信号从发射极与集电极间取出，此电路又称为射极输出器或射极跟随器。共漏放大电路与之对应的是输入信号从栅极与漏极间输入，输出信号从源极与漏极之间输出，这种电路又称为源极输出器或源极跟随器，它所体现的动态参数特征也与共集电路一致。

共栅极放大器与共基极放大电路相当，输入信号从栅极与源极之间输入，输出信号从漏极与栅极之间输出，这种放大器与共基电路一样，高频特性比较好。

4 结论

场效应管与晶体三极管在管脚结构、电路符号、电路构成、电路分析等方面有较多的相似之处，在教学过程中采用由简到繁，通过先学习三极管再采用对比方法进行场效应管的教学，即能温故知新，又能提高学生学习积极性和学习效果，起到了事半功倍的作用。

参考文献

[1]袁晨光，丁海峰.类比教学法在场效应管教学中的应用[J].信息通信，2014.10

[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.