元器件|一文带你吃透元器件“场效应管”

场效应管

一、场效应管（FET）简介

二、FET的工作原理

• 场效应管主要由三个区域组成：栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）。在正常工作状态下，栅极电压控制着源极和漏极之间的电流，从而实现对场效应管的控制。

• 截止状态：当栅极电压低于阈值电压时，栅极与沟道之间没有导电通道，电子不能从漏极流向源极，场效应管处于截止状态，相当于一个绝缘体。

• 导通状态：当栅极电压高于阈值电压时，栅极与沟道之间形成导电通道，电子可以沿着沟道从漏极流向源极。此时，源极附近的载流子浓度增加，形成一个导电区域，称为反型层（N型或P型）。

• 增强导电：随着源极电压的进一步升高，反型层的宽度会增大，同时沟道中的电子浓度也会增加。这样，更多的电子可以从漏极流向源极，形成导电通道。当源极电压达到一定值时，沟道中的电子浓度足够大，使得整个沟道都变成导电状态。

• 完全导通：当栅极电压为0V时，由于栅极与沟道之间的绝缘层消失，沟道中的电子可以在漏极和源极之间自由流动。这意味着场效应管处于导通状态。

三、FET的主要类型

（一）结型场效应晶体管（JFET）：

JFET利用PN结作为栅极控制，两侧的PN结构夹持着一个沟道区域。

通过改变栅极和沟道之间的PN结的偏置，可以控制沟道的宽度，进而控制漏极和源极之间的电流。



应用场景：JFET常用于高输入阻抗的电路、信号放大和电子开关等。

（二）绝缘栅场效应管（MOSFET）：

• MOSFET由金属栅极、氧化物绝缘层和半导体沟道组成，栅极与沟道之间通过绝缘层隔离。

• 栅极电压改变会在绝缘层上感应出电荷，形成或增强沟道，进而控制漏极和源极之间的电流。

• 结构特点
  

栅极（Gate, G）：MOSFET的控制端，通过改变栅极电压来控制沟道的形成，从而控制漏极和源极之间的电流。
漏极（Drain, D）：MOSFET的输出端，电流从这里流出。
源极（Source, S）：MOSFET的输入端，电流从这里进入。



• 应用场景：MOSFET广泛应用于数字电路、模拟电路、电源管理和射频放大等领域。
  

四、FET的应用领域

• 放大器：利用高输入阻抗特性进行信号放大。

• 电子开关：快速切换能力，适用于电子开关应用。

• 电源管理：控制功率流，用于电源转换器和调节器。

• 数字电路：构建逻辑门和其他数字电路。

五、FET的特点

• 高输入阻抗：FET具有非常高的输入阻抗，对前级电路影响小。

• 低噪声：适合高保真音频应用，提供清晰信号。

• 快速响应：适合高频应用。

六、使用FET时的注意事项

• 正确设置栅极电压，确保FET工作在适当的状态。

• 注意热管理，避免器件过热。

• 采取适当的静电放电（ESD）防护措施。