場效應管特點以及基礎知識的科普

場效應晶體管又稱為場效應管，縮寫FET，場效應管是一種半導體放大器件。場效應管不僅具有晶體管體積小、省電、耐用等優點。更具有輸入阻抗高、噪聲小、熱穩定性好、功耗低、動態范圍大、安全工作區域寬等優點。

場效應管的作用

1、 場效應管可以用作電子開關。

2、 場效應管可用作有源可變電阻。

3、 場效應管可用于放大。由于場效應管放大器輸入阻抗非常高，耦合電容可以較小，不必使用電解電容，從而可以降低電路成本減小電路噪聲。

場效應管與三極管的比較

1、 場效應管可以像三極管一樣接成3種放大器：共源極放大器、共柵極放大器和共漏極放大器。

2、 場效應管能在很小電流和很低電壓條件下工作，而且它的制造可以很方便把多個場效應管集成在一塊硅片上，因此場效應管在大規模集成電路中得到廣泛應用。

3、 場效應是電壓控制器件，三極管是電流控制器件，只允許從信號源取得較少的電流的情況下，應選擇場效應管，而在信號電壓較少又允許從信號源取得較多電流的條件下，應選擇三極管。

4、 場效應管的噪聲系數小，在高性能的前級放大器中采用場效應管作為放大器件。

5、 場效應管的缺點是工作頻率不夠高。絕緣柵型場效應管易受外界感應電荷的影響而被擊穿，這使得場效應管在拆、裝過程中不夠方便。通常要采取保護措施，引腳用套管套起來，使各電極連接在一起。

場效應應用電壓的極性和我們用的普通的三極管相同，N溝道的類似NPN型三極管，漏極D接正極，源極S接負極，柵極G接正電壓時導電溝道建立，N溝道場效應管導通開始工作。

同樣P溝道的類似PNP三極管，漏極D接負極，源極S接正極，柵極G負電壓時導電溝道建立開始工作。

大功率的場效應管和大功率的三極管相比，輸入阻抗高，驅動功率小，柵源極之間的直流電阻基本上非常大，大約是100兆歐左右，交流輸入阻抗基本上就是輸入電容的容抗。由于輸入阻抗高，所以有電壓就可以驅動，所以輸入功率很小。普通的晶體三極管必須有基極電壓和基極電流，才能驅動集電極電流的產生。

場效應管的開關速度和輸入電容特性有很大關系，由于輸入容性特性的存在，使得開關的速度變慢，但是在作為開關使用時，可以降低驅動電路內阻，加快開關速度（增大電流加快電容的充放電的速度）場效應管只靠多子導電，不存在少子儲存效應，因而關斷過程非常快，開關時間在10-100ns之間，工作頻率可達到100KHz以上，在普通的晶體三極管是由于少數載流子的儲存效應，使得開關總有滯后現象，影響開關速度。

場效應管導通后特性呈純阻性，普通三極管在飽和導通時，幾乎是直通，有一個極低的壓降，稱為飽和壓降，導通后等效是一個阻值極小的電阻，但是這個等效的電阻是一個非線性的電阻（電阻上的電壓和流過的電流不能契合歐姆定律），而場效應管在飽和導通后也存在一個阻值極小的電阻，但是這個電阻等效成一個線性的電阻（電阻的阻值和兩端的電壓降和流過的電流契合 歐姆定律，電流大壓降大，電流小壓降小）。

場效應管作為開關管時驅動的電路

場效應管和普通晶體管相比，有非常多的優點，但是在作為大功率開關管應用時，由于場效應管具有容性輸入的特性，場效應管的輸入端，GS極之間等效并聯了一個電容，輸入的開關信號，就是對電容的充放電過程，在充放電的過程中，使得場效應管的導通和關斷產生了滯后，使得開關的過程變慢，這是不允許的。（開和關的速度慢，就會導致功耗增大，場效應管的溫度增大，有可能燒毀場效應管）。a為正常的驅動方波波形，通過電阻后要對場效應管寄生電容充電使得輸入的電壓波形b發了畸變。如下圖R是限流電阻，C是場效應管寄生電容，通常使得電阻R足夠的小以增大流過的電流，能夠使得電容快速的充電和放電，這樣場效應管的開和關就能很快速的完成，這個電阻并不是越小越好，太小電流過大容易燒毀場效應管，這個限流電阻的選取要根據場效應管內部寄生的電容的的小來選取一般數十歐姆到一百多歐姆之間。

由于這個限流電阻R的增加，使得在場效應管在關斷的時候變慢（內部的電容要通過限流電阻R放電）速度受到限制，使得開關特性變壞，為了使得R的阻值在放電時候不影響放電速度，可以在R上并聯一個二極管構成放電通路，加快放電的速度，使得開關速度疾馳。

場效應管在電路應用中（以N溝道場效應管為例），下拉電阻也是非常重要的，在場效應管做開關應用的時候，如果G柵極懸空那就呈現為高阻態，那么上面的電壓狀態是不確定的有可能是高電平，也有可能是低電平，因為場效應管輸入阻抗高，所以靜電或者感應電壓就會使得場效應管動作，并有可能損壞場效應管，同時場效應管不僅僅GS之間寄生電容，DS之間和GD之間都寄生的有電容，如果G柵極在沒有電路的控制之下，直接在D漏極和S源極直接加上正電壓，這時D漏極的正向電壓就有可能通過GD寄生電容加到G柵極，使得在沒有控制電壓的情況下使得場效應管導通，并擊穿場效應管從而對后面的電路造成更大的傷害。如果有了下拉電阻，就減小了輸入阻抗，同時也為G柵極提供了通路，使得上面的靜電或感應電壓有了一個泄放的通路，也給GS之間寄生的電容提供了一個放電的通路，而不會再使得場效應管誤作。

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