1.4 场效应管及其基本应用

场效应管工作原理（1）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。

一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。

它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。

结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。

目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS 功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。

按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。

若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。

结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。

场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。

而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。

见下图。

二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。

第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。

第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。

例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。

第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。

例如CS14A、CS45G等。

场效应管作用场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常用的半导体器件，其作用是控制电流流动。

它采用半导体材料制造而成，具有三个电极，分别是源极、栅极和漏极。

场效应管广泛应用于电子设备中，如放大器、开关等方面。

场效应管的作用是通过栅极电压来控制漏极-源极之间的电流。

它的工作原理是利用外加电场改变半导体中电荷的分布，从而改变导电能力。

与双极型晶体管相比，场效应管具有许多优点，如高输入阻抗、低噪声、低失真等。

因此，广泛应用于各种电子设备中。

场效应管主要有两种类型：MOSFET和JFET。

MOSFET全称金属-氧化物-半导体场效应管，是采用金属层、氧化物层和半导体层构成的结构；JFET全称结型场效应管，是采用PN结构构成的。

两者的主要区别在于结构不同，性能也略有差异。

在MOSFET中，栅极的电压通过金属层传递到氧化物层，从而改变半导体中电荷分布。

根据栅极电压的不同，MOSFET可以分为两种类型：增强型和耗尽型。

增强型MOSFET需要一定的栅极电压才能导通，而耗尽型MOSFET则是通过减小栅极电压来导通。

MOSFET 的漏极和源极之间的电流由外加电场和栅极电压来控制。

JFET的工作原理与MOSFET有一定的相似之处，都是通过栅极电压来控制漏极-源极之间的电流。

JFET的结构是由N型或P型半导体材料构成的，两个电极分别为源极和漏极，而栅极则是通过PN 结来实现。

不同材料的JFET的特性有所不同，N型JFET通常被用作放大器，P型JFET通常用作开关。

场效应管的作用可以通过以下几个方面来描述。

首先，场效应管可以用来放大信号。

通过在源极和漏极之间加上适当的电压，使得输入信号经过放大后输出。

这种放大作用可以有效地提高信号的幅度和质量，并广泛应用于各种音频和视频设备中。

其次，场效应管可以用作开关。

在适当的电压条件下，场效应管可以控制漏极-源极之间的电流流动。

通过输入不同的电压信号，可以实现开关的打开和关闭。

场效应管的原理和基础知识基本概念场效应管是⼀种受电场控制地半导体器件(普通三极管地⼯作是受电流控制地器件).场效应管应具有⾼输⼊阻抗,较好地热稳定性、抗辐射性和较低地噪声.对夹断电压适中地场效应管,可以找到⼀个⼏乎不受温度影响地零温度系数⼯作点,利⽤这⼀特性,可使电路地温度稳定性达到最佳状态.电⼦电路中常⽤场效应管作放⼤电路地缓冲级、模拟开关和恒流源电路.场效应管按结构可分为结型场效应管(缩写为)和绝缘栅场效应管(缩写为),从导电⽅式看,场效应管分为型沟道型与型沟道型.绝缘栅型场效应管有增强型和耗尽型两种,⽽只有耗尽型.⼀、基本结构场效应管是利⽤改变电场来控制半导体材料地导电特性,不是像三极管那样⽤电流控制结地电流.因此,场效应管可以⼯作在极⾼地频率和较⼤地功率.此外,场效应管地制作⼯艺简单,是集成电路地基本单元.场效应管有结型和绝缘栅型两种主要类型.每种类型地场效应管都有栅极、源极和漏极三个⼯作电极,同时,每种类型地场效应管都有沟道和沟道两种导电结构.绝缘栅型场效应管⼜叫做管.根据在外加电压时是否存在导电沟道,绝缘栅场效应管⼜可分为上增强型和耗尽型.增强型管在外加电压时不存在导电沟道,⽽耗尽型地氧化绝缘层中加⼊了⼤量地正离⼦,即使在时也存在导电沟道.沟道绝缘栅型为栅极为源极为漏极衬底结型场效应管地结构与绝缘栅场效应管地结构基本相同,主要地区别在于栅极与通道半导体之间没有绝缘.沟道和沟道结型从场效应管地基本结构可以看出,⽆论是绝缘栅型还是结型,场效应管都是两个背靠背地结.电流通路不是由结形成地,⽽是依靠漏极和源极之间半导体地导电状态来决定地.⼆、电路符号基本参数场效应管地主要技术参数,可分为直流参数和交流参数两⼤类.⼀、夹断电压和开启电压⼀般是对结型管⽽⾔,当栅源之间地反向电压增加到⼀定数以后,不管漏源电压⼤⼩都不存在漏电流.这个使开始为零地电压叫作管⼦地夹断电压⼀般是对管⽽⾔,表⽰开始出现时地栅源电压值.对沟道增强型、沟道耗尽型为正值,对沟道耗尽型、沟道增强型为负值.⼆、饱和漏电流当⽽⾜够⼤时,漏电流地饱和值,就是管⼦地饱和漏电流,常⽤符号表⽰.三、栅极电流当栅极加上⼀定地反向电压时,会有极⼩地栅极电流,⽤符号表⽰.对结型场效应管在之间;对于⽽⾔⼀般⼩于安.正是由于栅极电流极⼩,所以场效应管具有极⾼地阻抗.四、通导电阻五、截⽌漏电流六、跨导七、漏源动态电阻基本特性⼀、转移特性和输出特性⼯程应⽤中最常⽤地是共源极电路地输⼊和输出关系曲线,场效应管地共源极连接是把源极作为公共端、栅极作为输⼊端、漏极作为输出端.由于共源极场效应管地输⼊电流⼏乎为零,因此,其输⼊曲线反映地是栅极电压与漏极电流地关系,叫做转移特性.反映间电压与之间关系地叫做输出曲线.场效应管共源极电路转移特性曲线和输出特性曲线场效应管输出特性有可变电阻(也叫夹断区)、放⼤(也叫恒流区)、截⽌区和击穿区四个⼯作区.这与三极管地饱和、截⽌、放⼤和击穿相似.⼆、截⽌与电阻导通特性场效应管间不导通状态叫做截⽌,此时接近,场效应管没有电流传导地能⼒,相当于开关断开.产⽣截⽌现象地原因,是此时场效应管没有形成导电沟道.场效应管输出特性曲线中与之间呈线性关系地区域叫做电阻区,⼆者之间地关系可近似为其中为导通电阻,⼀般都很⼩.在电阻区,场效应管地之间近似为⼀个不变电阻.⽆论是在电阻区还是截⽌区,场效应管地电流控制能⼒很微弱,这是在应⽤设计中必须⼗分注意地问题.在设计模拟信号电路时,⼀定要使电路⼯作在场效应管地放⼤区,避免进⼊电阻区和截⽌区.在设计开关电路时,要使电路能很快地在电阻和截⽌状态之间转换,避免进⼊放⼤区.使⽤场效应管时,应当注意以下⼏个问题:()为了防⽌栅极击穿,要求⼀切测试仪器、电路本⾝、电烙铁都必须良好接地.焊接时,⽤⼩功率烙铁迅速焊接,或拔去电源⽤余热焊接,并应先焊源极,后焊栅极.()场效应管输送阻抗较⾼,故在不使⽤时,必须将引出线短路,以防感应电势将栅极击穿则不可短路.()要求⾼输⼊阻抗地线路,须采取防潮措施,以免使输⼊阻抗显著降低.()场效应管栅极有地可加正压或负压,⽽常⽤地结型场效应管因是沟道耗尽型,栅极只能加负压.()场效应管地漏极和源极通常制成对称地,除源极和衬底制造时连在⼀起地管⼦外,漏极和源极可互换使⽤.。

场效应管知识点场效应管是一种重要的电子器件，广泛应用于各个领域，如通信、计算机、电子设备等。

它的工作原理是基于电场的调控作用，通过电场的控制来控制电流的流动，实现信号放大、开关控制等功能。

本文将从场效应管的基本结构、工作原理和应用等方面进行详细介绍。

一、场效应管的基本结构场效应管由栅极、漏极、源极和沟道四部分组成。

其中栅极是控制电流的输入端，漏极是电流的输出端，源极是电流的输入端，而沟道则连接源极和漏极。

栅极与源极之间的电压可以控制沟道中的电场分布，从而控制电流的流动。

栅极与漏极之间的电压被称为栅极电压，而漏极与源极之间的电压被称为漏极电压。

二、场效应管的工作原理1. N沟道MOSFETN沟道MOSFET是一种常见的场效应管，其沟道为N型材料。

当栅极电压为0V时，沟道中没有电子流动，处于截止状态；当栅极电压为正值时，形成栅极-沟道电场，使沟道中的N型材料中的电子被推向漏极，形成漏-源电流，处于导通状态。

2. P沟道MOSFETP沟道MOSFET是另一种常见的场效应管，其沟道为P型材料。

当栅极电压为0V时，沟道中没有空穴流动，处于截止状态；当栅极电压为负值时，形成栅极-沟道电场，使沟道中的P型材料中的空穴被推向漏极，形成漏-源电流，处于导通状态。

三、场效应管的应用场效应管具有很多优点，如高输入阻抗、低输出阻抗、功耗小、速度快等，因此在电子电路设计中有着广泛的应用。

以下是场效应管的几个常见应用场景。

1. 信号放大器场效应管可以通过控制栅极电压来调节漏极电流，从而实现信号的放大。

在放大器电路中，场效应管常常作为前置放大器，将输入信号放大后再输出给后续电路。

2. 开关控制场效应管可以作为开关来控制电流的通断。

当栅极电压为高电平时，场效应管处于导通状态，电流可以通过；当栅极电压为低电平时，场效应管处于截止状态，电流无法通过。

因此，场效应管常用于各种开关电路中。

3. 数字逻辑电路由于场效应管的特性，它可以作为数字逻辑门电路的基本单元。

场效应管的用法
1. 你知道吗，场效应管可以用来放大信号呢！比如说在音响系统里，场效应管就像是一个大力士，把微小的声音信号变得超级响亮，让我们能尽情享受震撼的音乐，这难道不神奇吗？
2. 嘿，场效应管还能当作电子开关哟！就像家里的电灯开关一样，轻松地控制电流的通断。

比如在自动门的控制电路中，场效应管就能准确地控制门的开关，是不是超厉害呀！
3. 哇塞，场效应管能用来做恒流源呢！这就好比是一条稳定流淌的小溪，持续提供稳定的电流。

在一些需要稳定电流的设备中，它可发挥了大作用，这可真是个宝贝呀！
4. 你晓得不，场效应管在模拟电路中用处可大啦！它就好像是一个出色的演员，能完美地演绎各种角色。

比如在放大器中，它把信号演绎得更出色，简直妙不可言呀！
5. 嘿呀，场效应管可以用于电源管理呢！就像是一个优秀的管家，把电流管理得井井有条。

像手机充电器里就有它的身影，保障充电的稳定，多了不起呀！
6. 哇哦，场效应管在传感器领域也能大显身手呢！可以说它是一个敏感的小侦探，精准地检测各种信息。

比如温度传感器中，它快速而准确地反馈温度变化，太让人佩服啦！
7. 哈哈，场效应管还能用于信号变换哦！它就如同一个神奇的魔术师，把一种信号巧妙地变成另一种信号。

在一些通信设备里，它的这个能力可真是不可或缺呀！
8. 哎呀，场效应管用来驱动电机也很棒呀！就像是一个强劲的车夫，拉着电机飞速运转。

比如在一些机器人中，它让机器人行动自如，太酷了吧！9. 总之，场效应管的用法真是多种多样，在电子世界里无处不在呀，它就像是一个全能的战士，随时准备为我们的科技生活冲锋陷阵！。

1.4 场效应管场效应管的分类及符号结构类型沟道类型种类电路符号结型绝缘栅型SGDSGDSGDSGDSGDSGD N 沟道增强型耗尽型耗尽型P 沟道N 沟道P 沟道耗尽型增强型1.4.1 结型场效应管1.结构栅极DSG漏极源极耗尽层GDS结构示意电路符号PN +N +DSG结构示意SGD电路符号P +P +道N2. 工作原理+gds U GG U DDR dI DR gN －U GS图中U GG 给场效应管的栅极与源极之间的PN 结以反向偏置，因此U GS 为负，I G =0U DD 经漏极电阻R D 加在场效应管的漏极与源极间，使漏极电位高于源极电位，在N 沟道中的多数载流子（电子）将从源极流向漏极，在外电路中形成漏极电流i D 。

i D 的大小受U GS 的控制。

因此，讨论结型场效应管的工作原理，就是讨论U GS 对i D 的控制作用，和U DS 对i D 的影响。

场效应管工作时，需要外加适当的偏置电压，如图示。

N 沟道和P 沟道两种管子的工作原理完全相同，下面以N 沟道结型场效应管为例讨论结型场效应管的工作原理。

（1）U GS 对I D 的控制作用gdsU GGI DR g NR d为了便于讨论，先假U DS =0R dgdsU GGI DR gN可见，当U GS 由零向负值增大时，PN 结阻挡层加厚，沟道变窄，电阻增大。

当U GS 的负值再进一步增大，当两个PN 结阻挡层在中间合拢，则沟道消失，称为沟道被“夹断”了，此时对应的U GS =U P ，称为夹断电压。

它是耗尽型管子的一个重要技术参数。

上述分析表明，改变U GS 的大小，可以有效的控制沟道电阻的大小。

若在漏源极间加一固定电压U DS ，则漏极流向源极的电流i D 将受U GS 的控制，U GS 增大时，沟道电阻增大，i D 减小。

g d sU GGU DD R dI DR gN U DS =U GS －U P Agd s U GG U DDR d I DR gNU DS ＜U GS －U P（2）U DS 对I D 的影响（U GS 为定值）但由于夹断处电场很强，仍能将电子拉过夹断区，形成漏极电流。

场效应管的功能工作原理
场效应管（FieldEffectTransistor），简称FET，也叫BJT
或双极型晶体管。

场效应管是由金属—氧化物半导体（MOS）构
成的一种新型半导体器件，具有开关速度快，驱动电路简单，输入阻抗高，在低电压小信号工作时可获得高灵敏度和高稳定性等特点。

在高压、大电流、大功率开关电路中应用越来越广泛。

随着以FET为基础的集成电路（IC）的迅速发展，它在电力电子开关、功率放大电路、频率控制电路和数字电路中得到了广泛的应用。

1.场效应管的特点
（1）场效应管是由半导体材料制成的，因此它对外界条件（如温度、电场）具有很强的敏感性。

尤其是当温度变化时，晶体管特性将发生较大变化。

这对半导体材料和制造工艺提出了严格的要求。

（2）场效应管是一种双极型晶体管。

它有两个电流源：一
个是基区电流源，称为源极输出电流；另一个是沟道区电流源，称为漏极输出电流。

它的基区和沟道分别用两个半导体材料制成。

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场效应管和mos管用途场效应管和MOS管都是一种用于电子器件中的晶体管类型。

它们具有不同的结构和工作原理，因此在不同的应用领域有着不同的用途。

场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种基于电场调控导电的晶体管。

它包括三个电极：源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。

栅极与源极之间通过绝缘层隔开，形成一个可以控制漏极电流的电场。

场效应管的导电主要是通过控制栅极电压和电场来改变栅极-漏极之间的电阻，从而控制漏极电流。

场效应管的用途如下：1. 放大器：场效应管可以作为放大器使用，放大小信号电压或电流。

它具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于放大弱信号，如音频放大器、射频放大器等。

2. 开关：场效应管可以用作开关，控制高电压或大电流的通断。

它具有快速响应和低驱动电流的特点，适用于高频开关电路、电源开关等。

3. 数字逻辑电路：场效应管可以用于构建数字逻辑电路，实现逻辑门和存储器的功能。

通过控制栅极电压来改变导通状态，实现逻辑运算和存储功能。

MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor，简称MOSFET）是一种场效应管的特殊类型。

它的栅极是由金属、氧化物和半导体组成的结构。

MOS管与普通场效应管相比具有更高的性能和更广泛的应用。

MOS管的用途如下：1. 集成电路：MOS管广泛用于集成电路中的逻辑门、存储器和微处理器等。

它具有体积小、功耗低、集成度高的特点，适用于大规模集成电路的制造。

2. 电源管理：由于MOS管具有低导通电阻和快速开关速度，被广泛用于电源管理领域。

它可以用于电源开关、开关电源、DC-DC变换器等，提高电能转换的效率。

3. 通信产品：MOS管可以用于手机、电视、电脑等通信产品中的调制解调器、射频放大器等。

它能够提供高频率、高速传输的特点，满足通信产品对性能的要求。

总之，场效应管和MOS管是电子器件中常见的晶体管类型，它们在放大器、开关、数字逻辑电路等方面具有广泛的用途。

转;场效应管的工作原理及应用1场效应管的工作原理及应用场效应管（用FET表示）与晶体管的控制机理不同，它是利用输入电压去控制输出电流的一种半导体器件。

根据结构和工作原理不同分为绝缘栅型（又称MOS管或MOS－FET）场效应管和结型（JFET）场效应管两大类型。

与晶体管相比，它具有输入电阻高，制造工艺简单，特别适合大规模集成等诸多优点，因此得到了广泛的应用。

1.FET的工作原理和放大作用为了说明FET的工作原理和放大作用，我们先从一个简单而实用的亮度调整电路谈起。

图1是一个用MOSFET构成的亮度调整由路。

由图1可见。

如果我们旋动调节旋钮（调节图中RW电位器）就可以改变MOSFET的输入电压VGS，实现控制灯泡电流、改变灯光亮度的目的。

电阻R1和R2的阻值决定了控制电压的范围，R1主要决定输入控制电压VGS的最大值，R2主要决定输入控制电压VGS的起始值。

由于R1和R2的值可取得很大，因此可减少控制回路的电流，节省电能。

并联在输入端的稳压二极管D2用来限制输入控制电压VGS，使 VGS不超过1OV，以保护 MOSFET。

那么 MOSFET是如何实现用输入电压VGS去控制输出电流ID的呢？又为什么电路中的 R1和R2可选得很大呢？这正是由MOSFET的控制机理和结构来实现的。

MOSFET有N沟道和P沟道两种类型，每种类型又分为增强型和耗尽型，即N为道增强型、N沟还耗尽型、P沟道增强型和P为道耗尽型四种MOS管，我们在图1光度调整电路中所采用的MOS管为N沟道增强型MOSFET。

它的结构及符号如图2（a）、（b）所示。

它是在一块P 型硅片上扩散两个相距很近的高掺杂N型区（用N＋表示），并分别从两个N型区上引出两个电极，分别称为源极（用S表示）和漏极（用D表示），在源区和漏区之间的衬底表面覆盖一层很薄的绝缘层，再在这绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极（用G表示），因此，栅极与其它两电极之间是绝缘的，故输入电阻极高。

场效应管的功能
嘿，朋友们！今天咱来聊聊场效应管这玩意儿。

你看啊，场效应管就像是一个特别会控制电流的小能手。

它呀，能根据我们的需要，精准地调节电流的大小和流动方向。

我记得有一次，我和几个朋友在捣鼓一个小电路。

其中一个朋友就问：“这玩意儿是干啥的呀？”我笑着说：“嘿，这就是咱电路里的大功臣场效应管呀！”
另一个朋友好奇地凑过来：“那它到底怎么个厉害法呢？”我想了想，说：“你就把它想象成一个智能的水龙头，电流就像是水。

它能控制水流出多少，啥时候流，是不是很神奇呀！”大家都恍然大悟地点点头。

在很多电子设备里呀，场效应管都发挥着大作用呢。

比如说在我们的手机里，它能让信号传输得更稳定；在电脑里呢，能保证各个部件正常工作。

有一次我去修电脑，那个师傅就指着一块电路板说：“瞧见没，这里面就有场效应管，要是它出问题了，这电脑可就没法好好工作啦。

”我当时就想，这小小的场效应管还真是不可或缺呀。

而且哦，场效应管还特别耐用。

就像一个勤劳的小蜜蜂，一直默默地工作着，不怎么会出毛病。

咱再说说它的种类，那也是五花八门的。

有结型场效应管，还有绝缘栅型场效应管等等。

每种都有自己独特的本领和用途呢。

“哎呀，那我们怎么选合适的场效应管呀？”有朋友问。

“这就得根据具体的需求啦，就像你选鞋子，得合脚才行嘛。

”我笑着回答。

总之呢，场效应管就是电子世界里的一个小精灵，默默地为我们的各种电子设备服务着。

它虽然小小的，可作用却是大大的。

可别小瞧了它哟！。

场效应管应用
场效应管（FET）是一种半导体器件，可以用作放大器、开关和电阻器。

以下是几个常见的场效应管应用：
1. 放大器：FET是一种高输入阻抗的放大器，可以用于放大低电平信号。

因此，它们广泛用于音频和射频放大器中。

2. 开关：FET具有非常快的开关速度，可以在高频率下进行开关操作。

它们可以用于数字逻辑电路、计算机存储器、通信和雷达系统等。

3. 电阻器：FET可以被用作可变电阻器，在调节电路中使用。

通过改变门极电压，可以改变FET的电阻值。

4. 场效应管放大器：FET放大器通常用于高频放大器和低噪声放大器。

它们可用于天线、收音机等广播和通信应用。

5. 锁相环：场效应管被用于锁相环电路，以产生稳定而精确的时钟信号。

6. 混频器：FET可以用于混频器电路，将两个不同频率的信号合并在一起。

它们可用于通信和雷达系统。