FET簡述與FET的應(yīng)用

FET概述

FET即Field Effect Transistor，譯為場效應(yīng)晶體管，也叫場效應(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個極性，柵極，漏極，源極。

FET原理簡述

現(xiàn)在越來越多的電子電路都在使用場效應(yīng)管, 特別是在音響領(lǐng)域更是如此, 場效應(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)簡圖如圖 C-a.

場效應(yīng)管是一種單極型晶體管, 它只有一個 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(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, 耗盡區(qū)將完全溝道"夾斷", 此時, 場效應(yīng)管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)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(jié)構(gòu)

下圖是ＦＥＴ簡單的的結(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ＰＮ結(jié)，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(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）。

FET分類

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)）。

從實際ＦＥＴ的型號中完全看不出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。

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(jié)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(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 制造時是對稱的, 所以, 當(dāng)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(yīng)晶體管的應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)生小的白色或黑色斑點; 嚴(yán)重的噪音可能會消滅圖片。噪聲與信號強(qiáng)度無關(guān)，因為它甚至在信號關(guān)閉時也存在。

每個電子設(shè)備都會產(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，因為后續(xù)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，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)到了下一級的輸入，即使可能很小負(fù)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(qū)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(yōu)點是其低輸入電容，遠(yuǎn)小于CS放大器的輸入電容。它具有高輸入電阻，這也是一個理想的特性。

4.模擬開關(guān)

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，F(xiàn)ET變得飽和并且它表現(xiàn)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(dāng)向柵極施加等于V GS（OFF）的負(fù)電壓時，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。

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(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(guān)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(tǒng)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(fù)放大后的直流信號。

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- 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�，F(xiàn)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(jìn)行峰值檢測以恢復(fù)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(fù)用器

一個模擬多路復(fù)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(guān)。當(dāng)控制信號（V v V 2和V 3）比V GS（0FF）更負(fù)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?shù)捷敵�。例如，�?dāng)V x為零時，在輸出端獲得的信號將是正弦的。類似地，當(dāng)V 2為零時，在輸出處獲得的信號將是三角形并且當(dāng)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(xiàn)在負(fù)載上。當(dāng)負(fù)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(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。

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(fù)載效應(yīng)。采用N溝道JFET的典型相移振蕩器如圖所示。