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场效应管特点以及基础知识的科普

关注列表来源:壹芯微发布日期 2021-04-06 浏览:-

场效应管特点以及基础知识的科普

场效应晶体管又称为场效应管,缩写FET,场效应管是一种半导体放大登录。场效应管不仅具有晶体管体积小、省电、耐用等优点。更具有输入阻抗高、噪声小、热稳定性好、功耗低、动态范围大、安全工作区域宽等优点。

场效应管特点以及基础知识的科普

场效应管的作用

1、 场效应管可以用作电子开关。

2、 场效应管可用作有源可变电阻。

3、 场效应管可用于放大。由于场效应管放大器输入阻抗非常高,耦合电容可以较小,不必使用电解电容,从而可以降低电路成本减小电路噪声。

场效应管与三极管的比较

1、 场效应管可以像三极管一样接成3种放大器:共源极放大器、共栅极放大器和共漏极放大器。

2、 场效应管能在很小电流和很低电压条件下工作,而且它的制造可以很方便把多个场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到广泛应用。

3、 场效应是电压控制登录,三极管是电流控制登录,只允许从信号源取得较少的电流的情况下,应选择场效应管,而在信号电压较少又允许从信号源取得较多电流的条件下,应选择三极管。

4、 场效应管的噪声系数小,在高性能的前级放大器中采用场效应管作为放大登录。

5、 场效应管的缺点是工作频率不够高。绝缘栅型场效应管易受外界感应电荷的影响而被击穿,这使得场效应管在拆、装过程中不够方便。通常要采取保护措施,引脚用套管套起来,使各电极连接在一起。

场效应应用电压的极性和我们用的普通的三极管相同,N沟道的类似NPN型三极管,漏极D接正极,源极S接负极,栅极G接正电压时导电沟道建立,N沟道场效应管导通开始工作。

同样P沟道的类似PNP三极管,漏极D接负极,源极S接正极,栅极G负电压时导电沟道建立开始工作。

场效应管特点以及基础知识的科普

大功率的场效应管和大功率的三极管相比,输入阻抗高,驱动功率小,栅源极之间的直流电阻基本上非常大,大约是100兆欧左右,交流输入阻抗基本上就是输入电容的容抗。由于输入阻抗高,所以有电压就可以驱动,所以输入功率很小。普通的晶体三极管必须有基极电压和基极电流,才能驱动集电极电流的产生。

场效应管的开关速度和输入电容特性有很大关系,由于输入容性特性的存在,使得开关的速度变慢,但是在作为开关使用时,可以降低驱动电路内阻,加快开关速度(增大电流加快电容的充放电的速度)场效应管只靠多子导电,不存在少子储存效应,因而关断过程非常快,开关时间在10-100ns之间,工作频率可达到100KHz以上,在普通的晶体三极管是由于少数载流子的储存效应,使得开关总有滞后现象,影响开关速度。

场效应管导通后特性呈纯阻性,普通三极管在饱和导通时,几乎是直通,有一个极低的压降,称为饱和压降,导通后等效是一个阻值极小的电阻,但是这个等效的电阻是一个非线性的电阻(电阻上的电压和流过的电流不能契合欧姆定律),而场效应管在饱和导通后也存在一个阻值极小的电阻,但是这个电阻等效成一个线性的电阻(电阻的阻值和两端的电压降和流过的电流契合 欧姆定律,电流大压降大,电流小压降小)。

场效应管作为开关管时驱动的电路

场效应管和普通晶体管相比,有非常多的优点,但是在作为大功率开关管应用时,由于场效应管具有容性输入的特性,场效应管的输入端,GS极之间等效并联了一个电容,输入的开关信号,就是对电容的充放电过程,在充放电的过程中,使得场效应管的导通和关断产生了滞后,使得开关的过程变慢,这是不允许的。(开和关的速度慢,就会导致功耗增大,场效应管的温度增大,有可能烧毁场效应管)。a为正常的驱动方波波形,通过电阻后要对场效应管寄生电容充电使得输入的电压波形b发了畸变。如下图R是限流电阻,C是场效应管寄生电容,通常使得电阻R足够的小以增大流过的电流,能够使得电容快速的充电和放电,这样场效应管的开和关就能很快速的完成,这个电阻并不是越小越好,太小电流过大容易烧毁场效应管,这个限流电阻的选取要根据场效应管内部寄生的电容的的小来选取一般数十欧姆到一百多欧姆之间。

由于这个限流电阻R的增加,使得在场效应管在关断的时候变慢(内部的电容要通过限流电阻R放电)速度受到限制,使得开关特性变坏,为了使得R的阻值在放电时候不影响放电速度,可以在R上并联一个二极管构成放电通路,加快放电的速度,使得开关速度疾驰。

场效应管特点以及基础知识的科普

场效应管在电路应用中(以N沟道场效应管为例),下拉电阻也是非常重要的,在场效应管做开关应用的时候,如果G栅极悬空那就呈现为高阻态,那么上面的电压状态是不确定的有可能是高电平,也有可能是低电平,因为场效应管输入阻抗高,所以静电或者感应电压就会使得场效应管动作,并有可能损坏场效应管,同时场效应管不仅仅GS之间寄生电容,DS之间和GD之间都寄生的有电容,如果G栅极在没有电路的控制之下,直接在D漏极和S源极直接加上正电压,这时D漏极的正向电压就有可能通过GD寄生电容加到G栅极,使得在没有控制电压的情况下使得场效应管导通,并击穿场效应管从而对后面的电路造成更大的伤害。如果有了下拉电阻,就减小了输入阻抗,同时也为G栅极提供了通路,使得上面的静电或感应电压有了一个泄放的通路,也给GS之间寄生的电容提供了一个放电的通路,而不会再使得场效应管误作。

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