一、FET概述
FET(Field Effect Transistor),即場效應晶體管,亦稱場效應管。與傳統晶體管(屬電流控制器件)不同,FET是一種電壓控制器件,具備極高輸入阻抗以及較大功率增益,且因電壓控制特性,噪聲水平較低。從發展歷程來看,FET是基于三極管原理研發而成的新一代放大元件。一個標準的FET包含三個重要電極,分別是柵極、漏極以及源極。
二、FET工作原理
與晶體管(電流控制)的工作機制有所區別,FET作為電壓控制器件,其特性與電子管相似。它具有高輸入阻抗、大功率增益以及低噪聲等諸多優勢,正因如此,FET在眾多電子電路,尤其是音響領域,得到了愈發廣泛的應用。

在結構方面,場效應管是一種單極型晶體管,僅含有一個 P-N 結。處于零偏壓狀態時,場效應管呈現導通狀態。若在其柵極(G)與源極(S)之間施加反向偏壓,也就是柵極偏壓,那么在反向電場的作用下,P-N 結的耗盡區將會變厚,進而導致溝道變窄,最終使得漏極電流減小。當反向偏壓達到特定值時,耗盡區會將溝道完全“夾斷”,此時場效應管進入截止狀態。此時的反向偏壓被稱作夾斷電壓,用 Vpo 表示。它與柵極電壓 Vgs 和漏源電壓 Vds 之間存在近似關系:Vpo=Vps+|Vgs|,其中 |Vgs| 表示 Vgs 的絕對值。

在結構方面,場效應管是一種單極型晶體管,僅含有一個 P-N 結。處于零偏壓狀態時,場效應管呈現導通狀態。若在其柵極(G)與源極(S)之間施加反向偏壓,也就是柵極偏壓,那么在反向電場的作用下,P-N 結的耗盡區將會變厚,進而導致溝道變窄,最終使得漏極電流減小。當反向偏壓達到特定值時,耗盡區會將溝道完全“夾斷”,此時場效應管進入截止狀態。此時的反向偏壓被稱作夾斷電壓,用 Vpo 表示。它與柵極電壓 Vgs 和漏源電壓 Vds 之間存在近似關系:Vpo=Vps+|Vgs|,其中 |Vgs| 表示 Vgs 的絕對值。
三、FET結構特點
從結構上看,FET主要由幾個關鍵部分構成。以 P 溝 FET 為例,其 P 型半導體部分與 N 型半導體部分的布局與常規 FET 相比是互換的。

與雙極晶體管相比,雙極晶體管的基極與發射極之間、基極與集電極之間分別存在兩個 PN 結,這意味著其間存在二極管結構。而 JFET 的柵極與溝道(溝道指的是輸出電路中漏極與源極之間流經的路徑)之間則存在 PN 結,因此可以認為其中存在二極管(這也是 JFET 被稱為結型場效應管的原因)。

與雙極晶體管相比,雙極晶體管的基極與發射極之間、基極與集電極之間分別存在兩個 PN 結,這意味著其間存在二極管結構。而 JFET 的柵極與溝道(溝道指的是輸出電路中漏極與源極之間流經的路徑)之間則存在 PN 結,因此可以認為其中存在二極管(這也是 JFET 被稱為結型場效應管的原因)。
四、FET分類方式
按照結構特征,FET主要分為兩類,一類是結型場效應管(JFET:Junction FET),另一類是絕緣柵場效應管(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor FET)。

進一步而言,依據電學特性,MOSFET 還可以細分為耗盡型與增強型兩種類型。此外,它們又能根據導電類型進一步劃分為 N 溝型(與雙極晶體管中的 NPN 型相對應)以及 P 溝型(與雙極晶體管中的 PNP 型相對應)。不過,從實際的 FET 型號來看,很難直接從型號上辨別出 JFET 與 MOSFET、耗盡型與增強型的區別。通常來說,N 溝器件的型號多為 2SK×××(也存在雙柵的 3SK×××),而 P 溝器件則一般為 2SJ×××,以此來區分 N 溝與 P 溝器件。

進一步而言,依據電學特性,MOSFET 還可以細分為耗盡型與增強型兩種類型。此外,它們又能根據導電類型進一步劃分為 N 溝型(與雙極晶體管中的 NPN 型相對應)以及 P 溝型(與雙極晶體管中的 PNP 型相對應)。不過,從實際的 FET 型號來看,很難直接從型號上辨別出 JFET 與 MOSFET、耗盡型與增強型的區別。通常來說,N 溝器件的型號多為 2SK×××(也存在雙柵的 3SK×××),而 P 溝器件則一般為 2SJ×××,以此來區分 N 溝與 P 溝器件。
五、極性判斷方法
結型場效應管的判別 :將萬用表調至 R×1k 擋位,用黑表筆接觸假設為柵極 G 的管腳,然后使用紅表筆分別接觸另外兩個管腳。若測得的阻值相對較小(大約在 5 到 10 歐之間),隨后交換紅、黑表筆再次進行測量,若此時阻值均較大,則可判定該管為 N 溝道管,且黑表筆接觸的管腳即為柵極 G,這說明之前的假設是正確的。采用類似的方法,也可以判別出 P 溝道的結型場效應管。
金屬氧化物場效應管的判別 :
柵極 G 的判定 :選用萬用表的 R×100 擋位,測量功率場效應管任意兩個引腳之間的正、反向電阻值。在某一次測量過程中,若發現兩引腳之間的電阻值為數百歐姆,那么這兩個引腳所對應的分別是 D 極與 S 極,而未接入表筆的那個引腳則為 G 極。
漏極 D、源極 S 及類型判定 :利用萬用表的 R×1k 擋位,測量 D 極與 S 極之間的正、反向電阻值。其中,正向電阻值大約為 0.2×10kΩ,反向電阻值則在(5—∞)×10kΩ 的范圍內。在測量反向電阻時,保持紅表筆所接引腳不變,將黑表筆從所接引腳移開,與 G 極短暫觸碰后,再重新接回原引腳。此時會出現兩種情況:若萬用表讀數從原本的較大阻值變為零,則說明紅表筆所接的是 S 極,黑表筆所接的是 D 極,并且使用黑表筆觸發 G 極有效(能夠使功率場效應管 D 極與 S 極之間的正、反向電阻值都變為 0Ω),由此可判斷該場效應管為 N 溝道型;反之,若萬用表讀數仍保持較大值不變,則將黑表筆繼續留在原引腳,改用紅表筆去觸碰 G 極,隨后紅表筆再接回原引腳。如果此時萬用表讀數從原來的較大阻值變為 0,則表明黑表筆所接的是 S 極,紅表筆所接的是 D 極,并且使用紅表筆觸發 G 極有效,那么該場效應管則為 P 溝道型。
六、FET的應用領域
信號放大 :場效應管通過柵極電壓來控制源漏極電流,從而實現對電信號的有效放大。憑借其高輸入阻抗(介于 10^9 Ω 至 10^12 Ω 之間)以及低噪聲的特性,場效應管特別適用于高頻放大器的設計與應用,例如在射頻、音頻電路以及低噪聲前置放大電路中都能發揮重要作用。
電子開關應用 :在數字電路以及電源管理領域,場效應管能夠迅速切換導通狀態,進而實現高效、可靠的開關功能。比如在電機驅動電路中,可以通過 MOSFET 來實現對大功率負載的精準控制;在邏輯門電路里,可用于構建諸如與非門(NAND)、或門(OR)等基礎的數字邏輯系統。
電壓控制與阻抗匹配 :通過合理調節柵極電壓,可以精確地控制漏極電流。基于這一特性,場效應管被廣泛應用于電源穩壓器、電壓調節器等模擬電路中;同時,它還可以作為緩沖器使用,連接高阻抗信號源與低阻抗負載,從而有效改善高頻信號的傳輸質量,確保信號的穩定與完整。
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