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什么是场效应管?
场效应管(FET)是靠输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件,又称单极晶体管。前面介绍的晶体三极管指的是双极晶体管。一般输入回路的内阻较高,温度稳定性较好,抗干扰能力强,噪声低,这是晶体三极管所没有的优势。
实物图:
分类:结型+绝缘栅型
本文介绍结型场效应管,后续文章更新绝缘栅型场效应管。
结型场效应管
分类:N沟道+P沟道
N沟道管:
P沟道管:
三个电极:栅极g+漏极d+源极s
结型场效应管工作原理
前提条件:N沟道管,栅-源之间加负电压(Ugs<0),且Ugs>夹断电压;漏-源之间加正向电压(Uds>0)
过程1:
Uds>0,保证了有电流id从漏极流入源极,所以沟道中的各点与栅极之间的电压发生变化,导电沟道不再是同等宽度,靠近漏极一边的比靠近源极一边的较窄。
过程2:
因为Ugd=Ugs-Uds,当Uds逐渐增大时,Ugd逐渐减小,但只要栅-漏之间没达到夹断电压,沟道电阻将由栅源电压决定,此时D-S呈现电阻特性。当Ugs=Ugs(off),即预夹断夹断,此时,若继续增大Uds,夹断区将逐渐延伸,出现过程3现象。
过程3:
此过程中,夹断区不断延伸,id逐渐减小,但是由于Uds的增大,使得D-S之间电场增大,id又将增大,一增一减基本抵消,所以id基本保持不变,此时,id几乎仅有Ugs决定,出现id的恒流特性。
Ugd<Ugs(off)时,Ugs对电流id的控制
当Uds为一常量,且Ugs确定时,id也就确定,此时,Ugs控制了id的大小,也就是常说的漏极电流受栅-源电压控制,所以场效应管为电压控制元件。类比于晶体管基极电流控制集电极电流。
低频跨导公式:gm=△id/△Ugs
总结
1)在Ugd=Ugs-Uds>Ugs(off)时,不同的Ugs对应不同的d-s之间的电阻
2)当Ugd=Ugs(off)时,d-s之间预夹断
3)当Uds继续增大使得Ugd<Ugs(off),id仅仅决定于Ugs。
结型场效应管特性曲线
- 可变电阻区:d-s之间的电阻随着Ugs电压的变化而变化
- 恒流区(饱和区):在Uds在增大时,id将不再明显变化,此时几乎由电压Ugs控制,一般场效应管用作放大管使用时,都是工作在恒流区。
- 夹断区:当Ugs<Ugs(off),导电沟道被夹断,id几乎为0,上图中Ugs≤-2v时
- 击穿区:Uds持续增大,漏极电流会骤然增大,管子出现击穿。
另外为了保证结型场效应管栅-源间耗尽层为反向电压,N沟道管,需要另Ugs≤0v,P沟道管,需要另Ugs≥0v。
本文属于结型场效应管的基本知识,欢迎收藏转发学习,后边更新绝缘栅型场效应管(MOSFET)相关知识,欢迎关注,我是头脑有点热的电子君!
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