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场效应晶体管特性

场效应管(FET)是利用控制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,并以此命名。

由于它仅靠半导体中的多数载流子导电,又称单极型晶体管。

工作原理场效应管工作原理用一句话说,就是“漏极-源极间流经沟道的漏极电流,用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制漏极电流ID”。

更正确地说,漏极电流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漏极电流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,漏极电流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。

分类场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管)两大类。

按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式: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。

场效应管与双极性晶体管的比较,场效应管具有如下特点。

1. 场效应管是电压控制器件,栅极基本不取电流,它通过VGS(栅源电压)来控制ID(漏
极电流);而晶体管是电流控制器件,基极必须取一定的电流。

因此,在信号源额定电流极小的情况,应选用场效应管。

2. 场效应管是多子导电,而晶体管的两种载流子均参与导电。

由于少子的浓度对温度、
辐射等外界条件很敏感,因此,它的温度稳定性较好;对于环境变化较大的场合,采用场效应管比较合适。

3. 场效应管的源极和漏极在结构上是对称的,可以互换使用,耗尽型MOS
管的栅——源电压可正可负。

因此,使用场效应管比晶体管灵活。

4 . 场效应管除了和晶体管一样可作为放大器件及可控开关外,还可作压控可变线性电阻使用
特点与双极型晶体管相比,(1)场效应管的控制输入端电流极小,因此它的输入电阻很大。

(2)场效应管的抗辐射能力强;
(3)由于不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声,所以噪声低。

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