FET簡(jiǎn)述（原理、結(jié)構(gòu)、分類）-FET（場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的應(yīng)用-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2020-06-04
FET即Field Effect Transistor，譯為場(chǎng)效應(yīng)晶體管，也叫場(chǎng)效應(yīng)管，是一種電壓控制器件(晶體管是電流控制器件)。有很高的輸入阻抗,較大的功率增益,由于是電壓控制器件所以噪聲小。FET是根據(jù)三極管的原理開發(fā)出的新一代放大元件，有3個(gè)極性，柵極，漏極，源極。
現(xiàn)在越來(lái)越多的電子電路都在使用場(chǎng)效應(yīng)管, 特別是在音響領(lǐng)域更是如此, 場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管不同, 它是一種電壓控制器件(晶體管是電流控制器件) , 其特性更象電子管, 它具有很高的輸入阻抗, 較大的功率增益, 由于是電壓控制器件所以噪聲小, 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 C-a.
場(chǎng)效應(yīng)管是一種單極型晶體管, 它只有一個(gè) P-N 結(jié), 在零偏壓的狀態(tài)下, 它是導(dǎo)通的, 如果在其柵極(G) 和源極(S) 之間加上一個(gè)反向偏壓(稱柵極偏壓) 在反向電場(chǎng)作用下 P-N 變厚 (稱耗盡區(qū)) 溝道變窄, 其漏極電流將變小, (如圖 C1-b) , 反向偏壓達(dá)到一定時(shí), 耗盡區(qū)將完全溝道"夾斷", 此時(shí), 場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)如圖 C-c, 此時(shí)的反向偏壓我們稱之為夾斷電壓, 用Vpo 表示, 它與柵極電壓Vgs 和漏源電壓Vds 之間可近以表示為Vpo=Vps+| Vgs| , 這里| Vgs| 是 Vgs 的絕對(duì)值.
下圖是ＦＥＴ簡(jiǎn)單的的結(jié)構(gòu)示意圖（Ｐ溝ＦＥＴ是Ｐ型半導(dǎo)體部分與Ｎ型半導(dǎo)體部分互換）。
雙極晶體管的基極發(fā)射極間以及基極集電極間分別是兩個(gè)ＰＮ結(jié)，就是說(shuō)存在著二極管。ＪＦＥＴ的柵極與溝道（把輸出電路流過(guò)漏極源極間的部分稱為溝道）間有ＰＮ結(jié)，所以認(rèn)為存在著二極管（由于有ＰＮ結(jié)，所以稱為結(jié)型ＦＥＴ）。
如圖所示，ＦＥＴ按照結(jié)構(gòu)可以分為結(jié)型ＦＥＴ（ＪＦＥＴ：ＪｕｎｃｔｉｏｎＦＥＴ）和絕緣柵ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ：ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦＥＴ）。
按照電學(xué)特性，ＭＯＳＦＥＴ又可以分為耗盡型（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）與增強(qiáng)型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）兩類。它們又可以進(jìn)一步分為Ｎ溝型（與雙極晶體管的ＮＰＮ型相當(dāng)）和Ｐ溝型（與雙極晶體管的ＰＮＰ型相當(dāng)）。
從實(shí)際ＦＥＴ的型號(hào)中完全看不出ＪＦＥＴ與ＭＯＳＦＥＴ、耗盡型與增強(qiáng)型的區(qū)別。僅僅是Ｎ溝器件為２ＳＫ×××（也有雙柵的３ＳＫ×××），Ｐ溝器件為２ＳＪ×××，以區(qū)別Ｎ溝和Ｐ溝器件。
將萬(wàn)用表置于R 1K 擋, 用黑表筆接觸假定為的柵極G 管腳, 然后用紅表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳, 若阻值均比較 Jj、 (約 5＼10Q) , 再將紅黑表筆交挾測(cè)量一次． 如阻值大(O) , 說(shuō)明都是反向電阻(PN 結(jié)反向) , 屬 N 溝道管, 且黑表筆接觸的管為柵極 C, 并說(shuō)明原先假定是正確的。 再次測(cè)量的阻值均很小, 說(shuō)明是正向電阻, 屬于 P 溝道場(chǎng)效應(yīng)管, 黑表筆所接觸的也是柵極 C． 若不出現(xiàn)上述情況, 可以調(diào)換紅黑表筆, 按上述方法進(jìn)測(cè)試, 直至判斷柵極為止． 一般結(jié)型效應(yīng)管的源極與漏極在 制造時(shí)是對(duì)稱的, 所以, 當(dāng)柵極 G 確定以后, 對(duì)于源極 S 漏極 D 不一定要判斷, 因?yàn)檫@兩個(gè)極可以互換使用, 因此沒有必要去判別． 源極與漏極之間的電阻約為幾千歐。
噪聲是對(duì)有用信號(hào)施加的不良干擾。噪聲干擾信號(hào)中包含的信息; 噪音越大，信息越少。例如，無(wú)線電接收器中的噪聲會(huì)產(chǎn)生噼啪聲和嘶嘶聲，有時(shí)會(huì)完全掩蓋聲音或音樂(lè)。同樣，電視接收器中的噪聲會(huì)在圖像上產(chǎn)生小的白色或黑色斑點(diǎn); 嚴(yán)重的噪音可能會(huì)消滅圖片。噪聲與信號(hào)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，因?yàn)樗踔猎谛盘?hào)關(guān)閉時(shí)也存在。
每個(gè)電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，但FET是一種噪音很小的設(shè)備。這在接收器和其他電子設(shè)備的前端附近尤為重要，因?yàn)楹罄m(xù)階段會(huì)隨信號(hào)放大前端噪聲。如果在前端使用FET，我們?cè)谧罱K輸出時(shí)獲得的放大噪聲（干擾）較少。
緩沖放大器是一個(gè)放大階段，它將前一階段與后一階段隔離開來(lái)。源跟隨者（普通排水）是。用作緩沖放大器。由于高輸入阻抗和低輸出阻抗，F(xiàn)ET可作為優(yōu)秀的緩沖放大器，如圖所示。由于高輸入阻抗，前一級(jí)的幾乎所有輸出電壓都出現(xiàn)在緩沖放大器的輸入端，并且由于低輸出阻抗，緩沖放大器的所有輸出電壓都達(dá)到了下一級(jí)的輸入，即使可能很小負(fù)載電阻。
使用FET的共射共基放大器的電路圖如圖所示。共源極放大器驅(qū)動(dòng)其中的共柵極放大器。
共源共柵放大器具有與共源（CS）放大器相同的電壓增益。共源共柵連接的主要優(yōu)點(diǎn)是其低輸入電容，遠(yuǎn)小于CS放大器的輸入電容。它具有高輸入電阻，這也是一個(gè)理想的特性。
FET作為模擬開關(guān)如圖所示。當(dāng)沒有柵極電壓施加到FET，即V GS= 0時(shí)，F(xiàn)ET變得飽和并且它表現(xiàn)得像一個(gè)通常小于100歐姆的小電阻，因此，輸出電壓變得等于
VOUT={R DS /（R D + R DS（ON））} * V in
由于R D與R DS 0N相比非常大，因此V out可以等于零。
當(dāng)向柵極施加等于V GS（OFF）的負(fù)電壓時(shí)，F(xiàn)ET在截止區(qū)域中工作，并且其作用通常為幾兆歐的非常高的電阻。因此輸出電壓幾乎等于輸入電壓。
通過(guò)省去耦合和旁路電容并將每級(jí)輸出直接連接到下一級(jí)輸入，可以構(gòu)建直接耦合放大器。因此，耦合直流電以及交流電。這種方法的主要缺點(diǎn)是漂移的發(fā)生，供電晶體管產(chǎn)生的最終輸出電壓的緩慢變化以及溫度變化。通過(guò)采用如圖所示的斬波放大器可以克服漂移問(wèn)題。
(a).這里輸入的直流電壓由開關(guān)電路截?cái)?。斬波器的輸出為方波交流信?hào)，其峰值與輸入直流電壓V DC相等。這種交流信號(hào)可以被傳統(tǒng)的交流放大器放大，沒有任何漂移的問(wèn)題。放大后的輸出可以“峰值檢測(cè)”，以恢復(fù)放大后的直流信號(hào)。
方波應(yīng)用于FET模擬開關(guān)的柵極，使其像斬波器一樣工作，如另一幅圖所示。柵極方波是從0 V到至少V GS（關(guān)閉）的負(fù)向擺動(dòng)- 這交替地使JFET飽和并切斷。該輸出電壓是交替地從+V DC變化到零伏的方波。
如果輸入信號(hào)是低頻交流信號(hào)，它會(huì)被切入交流波形，如上圖（c）所示?，F(xiàn)在可以通過(guò)無(wú)漂移的交流放大器放大該斬波信號(hào)。然后可以對(duì)放大的信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)以恢復(fù)原始輸入的低頻交流信號(hào)。因此，可以通過(guò)使用斬波放大器來(lái)放大直流和低頻交流信號(hào)。
一個(gè)模擬多路復(fù)用器，該操縱輸入signals?到輸出線中的一個(gè)的電路，示出在圖中。在該電路中，每個(gè)JFET都用作單刀單擲開關(guān)。當(dāng)控制信號(hào)（V v V 2和V 3）比V GS（0FF）更負(fù)時(shí)，所有輸入信號(hào)都被阻止。通過(guò)使任何控制電壓等于零，可以將其中一個(gè)輸入傳輸?shù)捷敵?。例如，?dāng)V x為零時(shí)，在輸出端獲得的信號(hào)將是正弦的。類似地，當(dāng)V 2為零時(shí)，在輸出處獲得的信號(hào)將是三角形并且當(dāng)V 3時(shí)為零，輸出信號(hào)為方波1。通常，只有一個(gè)控制信號(hào)為零。
JFET限流電路如圖所示。因此，幾乎所有的電源電壓都出現(xiàn)在負(fù)載上。當(dāng)負(fù)載電流試圖增加到過(guò)高水平時(shí)（可能是由于短路或任何其他原因），過(guò)大的負(fù)載電流迫使JFET進(jìn)入有源區(qū)，在那里它將電流限制在8mA。JFET現(xiàn)在充當(dāng)電流源并防止過(guò)大的負(fù)載電流。
制造商可以將柵極連接到源極并將JFET封裝為雙端子器件。這就是恒流二極管的制造方法。這種二極管也稱為電流調(diào)節(jié)二極管。
JFET可以提供放大動(dòng)作以及反饋動(dòng)作。因此，它可以很好地用作相移振蕩器。FET的高輸入阻抗在相移振蕩器中尤其有價(jià)值，以便最小化負(fù)載效應(yīng)。采用N溝道JFET的典型相移振蕩器如圖所示。
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