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五月 14 2020

场效应晶体管的工作原理与特点

  场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。由多数载流子参与导电,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(107~1015Ω)、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。下面将讲述场效应晶体管的工作原理和特点:

  1.工作原理

  场效应管工作原理用一句话说,就是“漏极-源极间流经沟道的ID,用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制ID”。更正确地说,ID流经通路的宽度,即沟道截面积,它是由pn结反偏的变化,产生耗尽层扩展变化控制的缘故。在VGS=0的非饱和区域,表示的过渡层的扩展因为不很大,根据漏极-源极间所加VDS的电场,源极区域的某些电子被漏极拉去,即从漏极向源极有电流ID流动。从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型,ID饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡,并不是电流被切断。

  在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动,在理想状态下几乎具有绝缘特性,通常电流也难流动。但是此时漏极-源极间的电场,实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近,由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。其次,VGS向负的方向变化,让VGS=VGS(off),此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。而且VDS的电场大部分加到过渡层上,将电子拉向漂移方向的电场,只有靠近源极的很短部分,这更使电流不能流通。

场效应晶体管

场效应晶体管

  2.特点

  (1)场效应管是电压控制器件,它通过VGS(栅源电压)来控制ID(漏极电流);

  (2)场效应管的控制输入端电流极小,因此它的输入电阻(107~1012Ω)很大;

  (3)它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数;

  (4)由于它不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声,所以噪声低;

  (5)它是利用多数载流子导电,因此它的温度稳定性较好;

  (6)场效应管的抗辐射能力强。

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