场效应管的作用

1.场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。

 

2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

 

3.场效应管可以用作可变电阻。

 

4.场效应管可以方便地用作恒流源。

 

5.场效应管可以用作电子开关。

 

场效应管的作用

 

分类

场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管)两大类。

 

按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。

 

场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。

 

结型场效应管(JFET)

1、结型场效应管的分类:结型场效应管有两种结构形式,它们是N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。

结型场效应管也具有三个电极,它们是:栅极;漏极;源极。

电路符号中栅极的箭头

场效应管

方向可理解为两个PN结的正向导电方向。

 

2、结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例),N沟道结构型场效应管的结构及符号,由于PN结中的载流子已经耗尽,故PN基本上是不导电的,形成了所谓耗尽区,当漏极电源电压ED一定时,如果栅极电压越负,PN结交界面所形成的耗尽区就越厚,则漏、源极之间导电的沟道越窄,漏极电流ID就愈小;反之,如果栅极电压没有那么负,则沟道变宽,ID变大,所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化,就是说,场效应管是电压控制元件。

 

绝缘栅场效应管

1、绝缘栅场效应管(MOS管)的分类:绝缘栅场效应管也有两种结构形式,它们是N沟道型和P沟道型。无论是什么沟道,它们又分为增强型和耗尽型两种。

 

2、它是由金属、氧化物和半导体所组成,所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管,简称MOS场效应管。

 

3、绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管为例)它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。

 

场效应管的工作方式有两种:

当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗尽型;当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。

 

场效应管与三极管的各自应用特点

1.场效应管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c,它们的作用相似。

 

2.场效应管是电压控制电流器件,由vGS控制iD,其放大系数gm一般较小,因此场效应管的放大能力较差;三极管是电流控制电流器件,由iB(或iE)控制iC场效应管

 

3.场效应管栅极几乎不取电流(ig»0);而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。因此场效应管的栅极输入电阻比三极管的输入电阻高。

 

4.场效应管是由多子参与导电;三极管有多子和少子两种载流子参与导电,而少子浓度受温度、辐射等因素影响较大,因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。在环境条件(温度等)变化很大的情况下应选用场效应管。

 

5.场效应管在源极金属与衬底连在一起时,源极和漏极可以互换使用,且特性变化不大;而三极管的集电极与发射极互换使用时,其特性差异很大,β值将减小很多。

 

6.场效应管的噪声系数很小,在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选用场效应管。

 

7.场效应管和三极管均可组成各种放大电路和开关电路,但由于前者制造工艺简单,且具有耗电少,热稳定性好,工作电源电压范围宽等优点,因而被广泛用于大规模和超大规模集成电路中。

 

8.三极管导通电阻大,场效应管导通电阻小,只有几百毫欧姆,在现用电器件上,一般都用场效应管做开关来用,他的效率是比较高的。

 

场效应管与双极性晶体管的比较

1.场效应管是电压控制器件,栅极基本不取电流,而晶体管是电流控制器件,基极必须取一定的电流。因此,在信号源额定电流极小的情况,应选用场效应管。

 

2.场效应管是多子导电,而晶体管的两种载流子均参与导电。由于少子的浓度对温度、辐射等外界条件很敏感,因此,对于环境变化较大的场合,采用场效应管比较合适。

 

3.场效应管除了和晶体管一样可作为放大器件及可控开关外,还可作压控可变线性电阻使用。

 

4.场效应管的源极和漏极在结构上是对称的,可以互换使用,耗尽型MOS管的栅——源电压可正可负。因此,使用场效应管比晶体管灵活。