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场效应管的作用
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。
场效应管的分类
1、结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名;
2、绝缘栅型场效应管(JGFET,也叫金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET)则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
3、根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。
三极管(BJT)和场效应管(FET)是在放大、开关电路中应用非常普遍的电子元件, 初发明的是三极管,以其优异的性能迅速代替了电子管,但后来在应用中三极管暴露出一些先天不足--结构上问题所导致的缺陷,在这种形势下迫切要求制造一种能够克服三极管缺陷的晶体管,于是场效应管就应用而生了。
FET的大特点就是输入阻抗极高,这是三极管无法比拟的,然而它的出现并没有像晶体管淘汰电子管一样而完全取代三极管,它也不是 的,在有些方面不如三极管,因此不能笼统的说谁好谁不好,由于它是在三极管的基础上研制而成的,所以它许多方面和三极管有相似的地方,二者珠联璧合应用广泛。今天通过对比我们全面认识三极管和场效应管,以便更好的利用它们。
1.电极区别:三极管有基极b、发射极e、集电极c三个电极,场效应管也有G极、源极S、漏极D三个电极,它们二者有对应关系,电极的作用相似,即基极-栅极都是控制极,发射极对应源极,集电极对应漏极,都是被控电极;
2.控制类型:三极管是电流控制型器件,也就是通过基极电流的变化控制集电极电流的变化;场效应管属于电压控制型器件,也就是通过栅极电压的变化来控制源漏极电流大小;二者的工作原理是不同的,三极管是通过基极电流来控制集电极电流大小的,而场效应管是通过栅压改变导电沟道的宽度来控制电流的变化;
3.阻抗差别:三极管输入阻抗较低,在几百欧姆-几千欧姆之间,基极电流较大,输出电阻较高,对前级电路影响较大,阻抗不匹配时几乎不能工作;场效应管的输入阻抗极高,达到兆欧以上,MOS管更高,栅极几乎没有电流,对前级电路影响较小,和三极管一样输出电阻也较高;
4.载流子差别:三极管有两种载流子参加导电,即少子与多子,属于双极性器件;场效应管只有一种载流子参加导电,属于单极性器件;
5.稳定性差别:三极管由于少子也参与了导电,而少子容易受到温度的影响,热稳定性较差,故其噪声高,且制造复杂;场效应管由于其由多子导电,热稳定性较好,故噪声小;制造工艺简单,容易集成、功耗低、体积小、安全工作区域广;大规模、超大规模集成电路均大多由场效应管制作;6.分类差别:晶体管按结构分PNP和NPN型两种;而场效应管种类就多了,按导电沟道分n型和p型,按原理结构分结型场效应管JFET和绝缘栅场效应管MOSFET,mos管又分增强型、耗尽型两种;
7.特性曲线差别:三极管特性曲线分截止区、放大区、饱和区、击穿区;场效应管分截止区、放大区、可变电阻区、击穿区,二者有对应关系;在特性曲线上均有输入、输出特性曲线;从电路分析计算,场效应管较三极管简单;三极管的转移特性(IC-Vbe)是按指数规律变化,场效应管的转移特性是按平方规律变化,因此场效应管的非线性失真比三极管大;
8.放大能力:表征三极管放大能力的重要参数是电流放大倍数β,场效应管用跨导表示gm,其值较小,放大能力差,电压放大倍数小于三极管电路;
9.灵活性差别:三极管的发射极、集电极不能互换,否则β极低,不能正常工作,而场效应管对于一些特定条件的(衬底没有和源极连着一起),源极和漏极是可以互换的。耗尽型的场效应管的栅极电压可正可负,灵活性高;
10.接法差别:三极管有三种接法:共射、共基、共集,场效应管也有三种接法:共源、共栅、共漏接法;二者对应;相位关系一致;
11.偏置差别:三极管正常工作需要合适的偏置电流,场效应管正常工作时需要合适的偏置电压;12.判别差别:三极管类型较少仅有两种,判别上比较简单,场效应管类型较多,判别上较为复杂,三极管在焊接过程中只要求防止温度过高即可,没有静电影响问题;MOS管必须对栅极和源极放电,否则感应静电也容易击穿管子,在存储、运输时必须将栅极、源极短路;
13.电容差别:三极管极间电容较大,MOS管极间电容较低;。三极管耦合电容较大,场效应管输入电阻极高,耦合电容较小;
14.其它差别:三极管和场效应管都可以作为可变电阻、开关器件;三极管的功耗较高,但较便宜;在只允许从信号源取较少(高输出阻抗)电流的情况下,选用场效应管,达到阻抗匹配目的,适用于低噪高输入电阻的前置电路;在信号电压较低,允许取用电流的情况下,选用三极管。作为开关管,场效应管的效率较高,多用在大电流、高速开关电源上;在环境温度变化较大的场合应使用场效应管。