場效應管(FET)是一種通過電場效應控制電流的半導體器件,它主要包括結型(JFET)和絕緣柵型(MOSFET)兩大類。這些器件在電子電路中扮演著關鍵角色,它們的工作原理和特性決定了它們在不同應用中的適用性。
場效應管的類型及其工作原理
結型場效應管(JFET):
結構:JFET有兩種結構形式,N溝道結型和P溝道結型。它們都具有三個電極:柵極、漏極和源極。
工作原理:以N溝道結型場效應管為例,其工作原理是通過柵極電壓控制PN結形成的耗盡區(qū),從而改變漏極和源極之間導電溝道的寬度,實現(xiàn)對漏極電流的控制。JFET通常為耗盡型,意味著在沒有柵極電壓時,溝道已經存在,施加負電壓可以進一步增加耗盡區(qū),減少溝道寬度,從而降低漏極電流。
絕緣柵場效應管(MOSFET):
結構:MOSFET由金屬、氧化物和半導體組成,因此也稱為金屬-氧化物-半導體場效應管。它也有N溝道型和P溝道型,每種又分為增強型和耗盡型。
工作原理:以N溝道增強型MOSFET為例,它通過柵極電壓控制“感應電荷”的多少,改變導電溝道的狀況,從而控制漏極電流。在制造過程中,通過工藝在絕緣層中形成大量正離子,使得在交界面的另一側能感應出較多的負電荷,形成導電溝道。增強型MOSFET在柵極電壓為零時不形成溝道,只有在施加正電壓后才能導電。
場效應管的不同導電方式
耗盡型:在柵壓為零時,已經存在較大的漏極電流。
增強型:在柵壓為零時,漏極電流為零,必須施加一定的柵壓后才能形成導電溝道,從而產生漏極電流。
場效應管的應用
場效應管因其高輸入阻抗、低噪聲和抗輻射能力強等特點,在各種電子設備中有著廣泛的應用,如放大器、開關電源、馬達驅動、照明調光等。它們的單極型導電特性使得場效應管在集成電路中占據了重要地位,尤其是在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中的應用。
在選擇場效應管時,需要考慮其直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù),以確保器件能夠在特定的應用中安全有效地工作。通過理解不同類型場效應管的工作原理和特性,工程師可以為他們的電路設計選擇合適的器件。