場(chǎng)效應管知識 什么叫場(chǎng)效應管 場(chǎng)效應管工作原
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1.什么叫場(chǎng)效應管？
Fffect Transistor的縮寫(xiě),即為場(chǎng)效應晶體管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱(chēng)為雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱(chēng)為單極型晶體管。FET應用范圍很廣,但不能說(shuō)現在普及的雙極型晶體管都可以用FET替代。然而，由于FET的特性與雙極型晶體管的特性完全不同，能構成技術(shù)性能非常好的電路。
2. 場(chǎng)效應管的特征：
(a) JFET的概念圖
(b) JFET的符號
圖1 JFET的概念圖、符號
圖1(b)門(mén)極的箭頭指向為p指向 n方向，分別表示內向為n溝道JFET，外向為p溝道JFET。
圖1（a）表示n溝道JFET的特性例。以此圖為基礎看看JFET的電氣特性的特點(diǎn)。
首先，門(mén)極-源極間電壓以0V時(shí)考慮（VGS =0）。在此狀態(tài)下漏極-源極間電壓VDS 從0V增加，漏電流ID幾乎與VDS 成比例增加，將此區域稱(chēng)為非飽和區。VDS 達到某值以上漏電流ID 的變化變小，幾乎達到一定值。此時(shí)的ID 稱(chēng)為飽和漏電流（有時(shí)也稱(chēng)漏電流用IDSS 表示。與此IDSS 對應的VDS 稱(chēng)為夾斷電壓VP ，此區域稱(chēng)為飽和區。
其次在漏極-源極間加一定的電壓VDS (例如0.8V)，VGS 值從0開(kāi)始向負方向增加，ID 的值從IDSS 開(kāi)始慢慢地減少，對某VGS 值ID =0。將此時(shí)的VGS 稱(chēng)為門(mén)極-源極間遮斷電壓或者截止電壓，用VGS (off)示。n溝道JFET的情況則VGS (off) 值帶有負的符號,測量實(shí)際的JFET對應ID =0的VGS 因為很困難,在放大器使用的小信號JFET時(shí),將達到ID =0.1-10μA 的VGS 定義為VGS (off) 的情況多些。 關(guān)于JFET為什么表示這樣的特性，用圖作以下簡(jiǎn)單的說(shuō)明。
JFET的工作原理用一句話(huà)說(shuō)，就是"漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID ，用以門(mén)極與溝道間的pn結形成的反偏的門(mén)極電壓控制ID "。更正確地說(shuō)，ID 流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴展變化控制的緣故。
在VGS =0的非飽和區域，圖
在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門(mén)極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。
如圖10.4.1(b)所示的那樣，即便再增加VDS ，因漂移電場(chǎng)的強度幾乎不變產(chǎn)生ID 的飽和現象。
其次，如圖10.4.2(c)所示，VGS 向負的方向變化，讓VGS =VGS (off) ，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區域的狀態(tài)。而且VDS 的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。
特點(diǎn):
具有輸入電阻高（108～109Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優(yōu)點(diǎn),現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者.
作用:
場(chǎng)效應管可應用于放大.由于場(chǎng)效應管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器.
場(chǎng)效應管可以用作電子開(kāi)關(guān).
場(chǎng)效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換.常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換.場(chǎng)效應管可以用作可變電阻.場(chǎng)效應管可以方便地用作恒流源.
2.場(chǎng)效應管的分類(lèi):
場(chǎng)效應管分結型、絕緣柵型(MOS)兩大類(lèi)
按溝道材料:結型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種.
按導電方式:耗盡型與增強型,結型場(chǎng)效應管均為耗盡型,絕緣柵型場(chǎng)效應管既有耗盡型的,也有增強型的。
場(chǎng)效應晶體管可分為結場(chǎng)效應晶體管和MOS場(chǎng)效應晶體管,而MOS場(chǎng)效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類(lèi).見(jiàn)下圖 :
3.場(chǎng)效應管的主要參數 :
Idss — 飽和漏源電流.是指結型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應管中,柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流.
Up — 夾斷電壓.是指結型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應管中,使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓.
Ut — 開(kāi)啟電壓.是指增強型絕緣柵場(chǎng)效管中,使漏源間剛導通時(shí)的柵極電壓.
gM — 跨導.是表示柵源電壓UGS — 對漏極電流ID的控制能力,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值.gM 是衡量場(chǎng)效應管放大能力的重要參數.
BVDS — 漏源擊穿電壓.是指柵源電壓UGS一定時(shí),場(chǎng)效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓.這是一項極限參數,加在場(chǎng)效應管上的工作電壓必須小于BVDS.
PDSM — 最大耗散功率,也是一項極限參數,是指場(chǎng)效應管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率.使用時(shí),場(chǎng)效應管實(shí)際功耗應小于PDSM并留有一定余量.
IDSM — 最大漏源電流.是一項極限參數,是指場(chǎng)效應管正常工作時(shí),漏源間所允許通過(guò)的最大電流.場(chǎng)效應管的工作電流不應超過(guò)IDSM
4.結型場(chǎng)效應管的管腳識別:
判定柵極G:將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1k檔,用萬(wàn)用表的負極任意接一電極,另一只表筆依次去接觸其余的兩個(gè)極,測其電阻.若兩次測得的電阻值近似相等,則負表筆所接觸的為柵極,另外兩電極為漏極和源極.漏極和源極互換,若兩次測出的電阻都很大,則為N溝道;若兩次測得的阻值都很小,則為P溝道.
判定源極S、漏極D:
在源-漏之間有一個(gè)PN結,因此根據PN結正、反向電阻存在差異,可識別S極與D極.用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻,此時(shí)黑表筆的是S極,紅表筆接D極.
5.常效應管與晶體三極管的比較
場(chǎng)效應管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元件.在只允許從信號源取較少電流的情況下,應選用場(chǎng)效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用晶體管.
場(chǎng)效應管是利用多數載流子導電,所以稱(chēng)之為單極型器件,而晶體管是即有多數載流子,也利用少數載流子導電,被稱(chēng)之為雙極型器件.
有些場(chǎng)效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比晶體管好.
場(chǎng)效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應管集成在一塊硅片上,因此場(chǎng)效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用.
MOS場(chǎng)效應晶體管使用注意事項
MOS場(chǎng)效應晶體管在使用時(shí)應注意分類(lèi)，不能隨意互換。MOS場(chǎng)效應晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時(shí)應注意以下規則：
1.MOS器件出廠(chǎng)時(shí)通常裝在黑色的導電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個(gè)塑料袋裝。也可用細銅線(xiàn)把各個(gè)引腳連接在一起，或用錫紙包裝。
2.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動(dòng)，應用金屬盤(pán)來(lái)盛放待用器件。
3.焊接用的電烙鐵必須良好接地。
4.在焊接前應把電路板的電源線(xiàn)與地線(xiàn)短接，再MOS器件焊接完成后在分開(kāi)。
5.MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機時(shí)順序相反。
6.電路板在裝機之前，要用接地的線(xiàn)夾子去碰一下機器的各接線(xiàn)端子，再把電路板接上去。
7.MOS場(chǎng)效應晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護二極管。在檢修電路時(shí)應注意查證原有的保護二極管是否損壞。
場(chǎng)效應晶體管的好壞的判斷
先用MF10型萬(wàn)用表R*100KΩ擋（內置有15V電池），把負表筆（黑）接柵極（G），正表筆（紅）接源極（S）。給柵、源極之間充電，此時(shí)萬(wàn)用表指針有輕微偏轉。再該用萬(wàn)用表R*1Ω擋，將負表筆接漏極（D），正表筆接源極（S），萬(wàn)用表指示值若為幾歐姆，則說(shuō)明場(chǎng)效應管是好的。
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