FET簡述(原理、結構、分類)-FET(場效應晶體管)的應用詳情

FET概述

FET即Field Effect Transistor，譯為場效應晶體管，也叫場效應管，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是根據三極管的原理開發出的新一代放大元件，有3個極性，柵極，漏極，源極。

FET原理簡述

現在越來越多的電子電路都在使用場效應管, 特別是在音響領域更是如此, 場效應管與晶體管不同, 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, 其結構簡圖如圖 C-a.

場效應管是一種單極型晶體管, 它只有一個 P-N 結, 在零偏壓的狀態下, 它是導通的, 如果在其柵極(G) 和源極(S) 之間加上一個反向偏壓(稱柵極偏壓) 在反向電場作用下 P-N 變厚 (稱耗盡區) 溝道變窄, 其漏極電流將變小, (如圖 C1-b) , 反向偏壓達到一定時, 耗盡區將完全溝道"夾斷", 此時, 場效應管進入截止狀態如圖 C-c, 此時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 的絕對值.

FET結構

下圖是ＦＥＴ簡單的的結構示意圖（Ｐ溝ＦＥＴ是Ｐ型半導體部分與Ｎ型半導體部分互換）。

雙極晶體管的基極發射極間以及基極集電極間分別是兩個ＰＮ結，就是說存在著二極管。ＪＦＥＴ的柵極與溝道（把輸出電路流過漏極源極間的部分稱為溝道）間有ＰＮ結，所以認為存在著二極管（由于有ＰＮ結，所以稱為結型ＦＥＴ）。

FET分類

如圖所示，ＦＥＴ按照結構可以分為結型ＦＥＴ（ＪＦＥＴ：ＪｕｎｃｔｉｏｎＦＥＴ）和絕緣柵ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ：ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦＥＴ）。

按照電學特性，ＭＯＳＦＥＴ又可以分為耗盡型（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）與增強型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）兩類。它們又可以進一步分為Ｎ溝型（與雙極晶體管的ＮＰＮ型相當）和Ｐ溝型（與雙極晶體管的ＰＮＰ型相當）。

從實際ＦＥＴ的型號中完全看不出ＪＦＥＴ與ＭＯＳＦＥＴ、耗盡型與增強型的區別。僅僅是Ｎ溝器件為２ＳＫ×××（也有雙柵的３ＳＫ×××），Ｐ溝器件為２ＳＪ×××，以區別Ｎ溝和Ｐ溝器件。

極性判斷

將萬用表置于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管腳, 若阻值均比較 Jj、 (約 5＼10Q) , 再將紅黑表筆交挾測量一次． 如阻值大(O) , 說明都是反向電阻(PN 結反向) , 屬 N 溝道管, 且黑表筆接觸的管為柵極 C, 并說明原先假定是正確的。 再次測量的阻值均很小, 說明是正向電阻, 屬于 P 溝道場效應管, 黑表筆所接觸的也是柵極 C． 若不出現上述情況, 可以調換紅黑表筆, 按上述方法進測試, 直至判斷柵極為止． 一般結型效應管的源極與漏極在 制造時是對稱的, 所以, 當柵極 G 確定以后, 對于源極 S 漏極 D 不一定要判斷, 因為這兩個極可以互換使用, 因此沒有必要去判別． 源極與漏極之間的電阻約為幾千歐。

FET-場效應晶體管的應用

1. 低噪聲放大器

噪聲是對有用信號施加的不良干擾。噪聲干擾信號中包含的信息; 噪音越大，信息越少。例如，無線電接收器中的噪聲會產生噼啪聲和嘶嘶聲，有時會完全掩蓋聲音或音樂。同樣，電視接收器中的噪聲會在圖像上產生小的白色或黑色斑點; 嚴重的噪音可能會消滅圖片。噪聲與信號強度無關，因為它甚至在信號關閉時也存在。

每個電子設備都會產生一定的噪音，但FET是一種噪音很小的設備。這在接收器和其他電子設備的前端附近尤為重要，因為后續階段會隨信號放大前端噪聲。如果在前端使用FET，我們在最終輸出時獲得的放大噪聲（干擾）較少。

2.緩沖放大器

緩沖放大器是一個放大階段，它將前一階段與后一階段隔離開來。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，FET可作為優秀的緩沖放大器，如圖所示。由于高輸入阻抗，前一級的幾乎所有輸出電壓都出現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到了下一級的輸入，即使可能很小負載電阻。

3.共源共柵放大器

使用FET的共射共基放大器的電路圖如圖所示。共源極放大器驅動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點是其低輸入電容，遠小于CS放大器的輸入電容。它具有高輸入電阻，這也是一個理想的特性。

4.模擬開關

FET作為模擬開關如圖所示。當沒有柵極電壓施加到FET，即V GS= 0時，FET變得飽和并且它表現得像一個通常小于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。

當向柵極施加等于V GS（OFF）的負電壓時，FET在截止區域中工作，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。

5.斬波器

通過省去耦合和旁路電容并將每級輸出直接連接到下一級輸入，可以構建直接耦合放大器。因此，耦合直流電以及交流電。這種方法的主要缺點是漂移的發生，供電晶體管產生的最終輸出電壓的緩慢變化以及溫度變化。通過采用如圖所示的斬波放大器可以克服漂移問題。

(a).這里輸入的直流電壓由開關電路截斷。斬波器的輸出為方波交流信號，其峰值與輸入直流電壓V DC相等。這種交流信號可以被傳統的交流放大器放大，沒有任何漂移的問題。放大后的輸出可以“峰值檢測”，以恢復放大后的直流信號。

方波應用于FET模擬開關的柵極，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（關閉）的負向擺動- 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。

如果輸入信號是低頻交流信號，它會被切入交流波形，如上圖（c）所示。現在可以通過無漂移的交流放大器放大該斬波信號。然后可以對放大的信號進行峰值檢測以恢復原始輸入的低頻交流信號。因此，可以通過使用斬波放大器來放大直流和低頻交流信號。

6. 多路復用器

一個模擬多路復用器，該操縱輸入signals?到輸出線中的一個的電路，示出在圖中。在該電路中，每個JFET都用作單刀單擲開關。當控制信號（V v V 2和V 3）比V GS（0FF）更負時，所有輸入信號都被阻止。通過使任何控制電壓等于零，可以將其中一個輸入傳輸到輸出。例如，當V x為零時，在輸出端獲得的信號將是正弦的。類似地，當V 2為零時，在輸出處獲得的信號將是三角形并且當V 3時為零，輸出信號為方波1。通常，只有一個控制信號為零。

7. 限流器

JFET限流電路如圖所示。因此，幾乎所有的電源電壓都出現在負載上。當負載電流試圖增加到過高水平時（可能是由于短路或任何其他原因），過大的負載電流迫使JFET進入有源區，在那里它將電流限制在8mA。JFET現在充當電流源并防止過大的負載電流。

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節二極管。

8.相移振蕩器

JFET可以提供放大動作以及反饋動作。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值，以便最小化負載效應。采用N溝道JFET的典型相移振蕩器如圖所示。

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