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場效應管的作用
場效應管的作用
1、場效應管可應用于放大。由于場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。
2、場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。
3、場效應管可以用作可變電阻。
4、場效應管可以方便地用作恒流源。
5、場效應管可以用作電子開關。
場效應管的分類
1、結型場效應管(JFET)因有兩個PN結而得名;
2、絕緣柵型場效應管(JGFET,也叫金屬-氧化物-半導體場效應管MOSFET)則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。
3、根據導電方式的不同,MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指:當VGS=0時管子是呈截止狀態,加上正確的VGS后,多數載流子被吸引到柵極,從而“增強”了該區域的載流子,形成導電溝道。耗盡型則是指,當VGS=0時即形成溝道,加上正確的VGS時,能使多數載流子流出溝道,因而“耗盡”了載流子,使管子轉向截止。
三極管(BJT)和場效應管(FET)是在放大、開關電路中應用非常普遍的電子元件, 初發明的是三極管,以其優異的性能迅速代替了電子管,但后來在應用中三極管暴露出一些先天不足--結構上問題所導致的缺陷,在這種形勢下迫切要求制造一種能夠克服三極管缺陷的晶體管,于是場效應管就應用而生了。
FET的大特點就是輸入阻抗極高,這是三極管無法比擬的,然而它的出現并沒有像晶體管淘汰電子管一樣而完全取代三極管,它也不是 的,在有些方面不如三極管,因此不能籠統的說誰好誰不好,由于它是在三極管的基礎上研制而成的,所以它許多方面和三極管有相似的地方,二者珠聯璧合應用廣泛。今天通過對比我們全面認識三極管和場效應管,以便更好的利用它們。
1.電極區別:三極管有基極b、發射極e、集電極c三個電極,場效應管也有G極、源極S、漏極D三個電極,它們二者有對應關系,電極的作用相似,即基極-柵極都是控制極,發射極對應源極,集電極對應漏極,都是被控電極;
2.控制類型:三極管是電流控制型器件,也就是通過基極電流的變化控制集電極電流的變化;場效應管屬于電壓控制型器件,也就是通過柵極電壓的變化來控制源漏極電流大小;二者的工作原理是不同的,三極管是通過基極電流來控制集電極電流大小的,而場效應管是通過柵壓改變導電溝道的寬度來控制電流的變化;
3.阻抗差別:三極管輸入阻抗較低,在幾百歐姆-幾千歐姆之間,基極電流較大,輸出電阻較高,對前級電路影響較大,阻抗不匹配時幾乎不能工作;場效應管的輸入阻抗極高,達到兆歐以上,MOS管更高,柵極幾乎沒有電流,對前級電路影響較小,和三極管一樣輸出電阻也較高;
4.載流子差別:三極管有兩種載流子參加導電,即少子與多子,屬于雙極性器件;場效應管只有一種載流子參加導電,屬于單極性器件;
5.穩定性差別:三極管由于少子也參與了導電,而少子容易受到溫度的影響,熱穩定性較差,故其噪聲高,且制造復雜;場效應管由于其由多子導電,熱穩定性較好,故噪聲小;制造工藝簡單,容易集成、功耗低、體積小、安全工作區域廣;大規模、超大規模集成電路均大多由場效應管制作;6.分類差別:晶體管按結構分PNP和NPN型兩種;而場效應管種類就多了,按導電溝道分n型和p型,按原理結構分結型場效應管JFET和絕緣柵場效應管MOSFET,mos管又分增強型、耗盡型兩種;
7.特性曲線差別:三極管特性曲線分截止區、放大區、飽和區、擊穿區;場效應管分截止區、放大區、可變電阻區、擊穿區,二者有對應關系;在特性曲線上均有輸入、輸出特性曲線;從電路分析計算,場效應管較三極管簡單;三極管的轉移特性(IC-Vbe)是按指數規律變化,場效應管的轉移特性是按平方規律變化,因此場效應管的非線性失真比三極管大;
8.放大能力:表征三極管放大能力的重要參數是電流放大倍數β,場效應管用跨導表示gm,其值較小,放大能力差,電壓放大倍數小于三極管電路;
9.靈活性差別:三極管的發射極、集電極不能互換,否則β極低,不能正常工作,而場效應管對于一些特定條件的(襯底沒有和源極連著一起),源極和漏極是可以互換的。耗盡型的場效應管的柵極電壓可正可負,靈活性高;
10.接法差別:三極管有三種接法:共射、共基、共集,場效應管也有三種接法:共源、共柵、共漏接法;二者對應;相位關系一致;
11.偏置差別:三極管正常工作需要合適的偏置電流,場效應管正常工作時需要合適的偏置電壓;12.判別差別:三極管類型較少僅有兩種,判別上比較簡單,場效應管類型較多,判別上較為復雜,三極管在焊接過程中只要求防止溫度過高即可,沒有靜電影響問題;MOS管必須對柵極和源極放電,否則感應靜電也容易擊穿管子,在存儲、運輸時必須將柵極、源極短路;
13.電容差別:三極管極間電容較大,MOS管極間電容較低;。三極管耦合電容較大,場效應管輸入電阻極高,耦合電容較小;
14.其它差別:三極管和場效應管都可以作為可變電阻、開關器件;三極管的功耗較高,但較便宜;在只允許從信號源取較少(高輸出阻抗)電流的情況下,選用場效應管,達到阻抗匹配目的,適用于低噪高輸入電阻的前置電路;在信號電壓較低,允許取用電流的情況下,選用三極管。作為開關管,場效應管的效率較高,多用在大電流、高速開關電源上;在環境溫度變化較大的場合應使用場效應管。