场效应管

场效应管(FET)

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。由多数载流子参与导电，也称为单*型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高（10^8～10^9Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、*工作区域宽等优点，现已成为双*型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

　　场效应管属于电压控制元件，这一点类似于电子管的三*管，但它的构造与工作原理和电子管是截然不同的，与双*型晶体管相比，场效应晶体管具有如下特点： 　　（1）场效应管是电压控制器件，它通过VGS来控制ID；（2）场效应管的输入端电流*小，因此它的输入电阻很大。（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三*管组成放大电路的电压放大系数；（5）场效应管的*辐射能力强；（6）由于不存在杂乱运动的少子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。

　　场效应管工作原理用一句话说，就是“漏*-源*间流经沟道的ID，用以门*与沟道间的pn结形成的反偏的门*电压控制ID”。更正确地说，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*-源*间所加VDS的电场，源*区域的某些电子被漏*拉去，即从漏*向源*有电流ID流动。从门*向漏*扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，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*缘特性，通常电流也难流动。但是此时漏*-源*间的电场，实际上是两个过渡层接触漏*与门*下部附近，由于漂移电场拉去的*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*的很短部分，这更使电流不能流通。

直流参数 饱和漏*电流IDSS它可定义为：当栅、源*之间的电压等于*，而漏、源*之间的电压大于夹断电压时，对应的漏*电流。 　　夹断电压UP它可定义为：当UDS*时，使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS。 开启电压UT它可定义为：当UDS*时，使ID到达某一个数值时所需的UGS。

交流参数 低频跨导gm它是描述栅、源电压对漏*电流的控制作用。*间电容场效应管三个电*之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好。

*限参数 漏、源击穿电压当漏*电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的UDS。 　　栅*击穿电压结型场效应管正常工作时，栅、源*之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，则产生击穿现象。

　　有两种命名方法。 　　*种命名方法与双*型三*管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表*缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型P沟道场效应三*管，3DO6C是*缘栅型N沟道场效应三*管。 　　第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。

　　1.场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻*很高，因此耦合电容可以容量较小，不*使用电解电容器。 　　2.场效应管很高的输入阻**适合作阻*变换。常用于多级放大器的输入级作阻*变换。 　　3.场效应管可以用作可变电阻。 　　4.场效应管可以方便地用作恒流源。 　　5.场效应管可以用作电子开关。

1、结型场效应管的管脚识别：场效应管的栅*相当于晶体管的基*，源*和漏*分别对应于晶体管的发射*和集电*。将万用表置于R×1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电 阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数KΩ时，则这两个管脚为漏*D和源*S（可互换），余下的一个管脚即为栅*G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一*是屏蔽*（使用中接地）。 　　

2、判定栅*：用万用表黑表笔碰触管子的一个电*，红表笔分别碰触另外两个电*。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅*。　 　　

3 、制造工艺决定了场效应管的源*和漏*是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不*加以区分。源*与漏*间的电阻约为几千欧。注意不能用此法判定*缘栅型场效应管的栅*。因为这种管子的输入电阻*高，栅源间的*间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在*间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。 　　

4、估测场效应管的放大能力，将万用表拨到R×100档，红表笔接源*S，黑表笔接漏*D，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时表针指示出的是D-S*间电阻值。然后用手指捏栅*G，将人体的感应电压作为输入信号加到栅*上。由于管子的放大作用，UDS和ID都将发生变化，也相当于D-S*间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅*时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。 　　

5.由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅*时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS*，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，*须用手握住螺钉旋具*缘柄，用金属杆去碰栅*，以*人体感应电荷直接加到栅*上，将管子损坏。　 　　

6.MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S*间短路即可。^[1]

　　场效应管分为结型场效应管（JFET）和*缘栅场效应管（MOS管）两大类。 　　按沟道材料型和*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，*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。

结型场效应管（JFET）1、结型场效应管的分类：结型场效应管有两种结构形式，它们是N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。 　　结型场效应管也具有三个电*，它们是：栅*；漏*；源*。电路*号中栅*的箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。2、结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例)，N沟道结构型场效应管的结构及*号，由于PN结中的载流子已经耗尽，故PN基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，当漏*电源电压ED*时，如果栅*电压越负，PN结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源*之间导电的沟道越窄，漏*电流ID就愈小；反之，如果栅*电压没有那么负，则沟道变宽，ID变大，所以用栅*电压EG可以控制漏*电流ID的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。

*缘栅场效应管 1、*缘栅场效应管（MOS管）的分类：*缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型。无论是什么沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。 　　2、它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOS场效应管。 　　3、*缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后*控制漏*电流的目的。在制造管子时，通过工艺使*缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏*电流ID。当栅*电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏*电流ID随着栅*电压的变化而变化。 　　场效应管的工作方式有两种：当栅压为*时有较大漏*电流的称为耗散型；当栅压为*，漏*电流也为*，*须再加*的栅压之后才有漏*电流的称为增强型。

电阻法测电* 根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个 电*。具体方法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电*，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电*的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电*分别是漏*D和源*S。因为对结型场效应管而言，漏*和源*可互换，剩下的电*肯定是栅*G。也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电*，另一只表笔依次去接触其余的两个电*，测其电阻值。当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电*为栅*，其余两电*分别为漏*和源*。若两次测出的电阻值均很大，说明是PN结的反向，即都是反向电阻，可以判定是N沟道场效应管，且黑表笔接的是栅*；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向PN结，即是正向电阻，判定为P沟道场效应管，黑表笔接的也是栅*。若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅*为止。

电阻法测好坏 测电阻法是用万用表测量场效应管的源*与漏*、栅*与源*、栅*与漏*、栅*G1与栅*G2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相*去判别管的好坏。具体方法：*先将万用表置于R×10或R×100档，测量源*S与漏*D之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是*大，可能是内部断*。然后把万用表置于R×10k档，再测栅*G1与G2之间、栅*与源*、栅*与漏*之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为*大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。要注意，若两个栅*在管内断*，可用元件代换法进行检测。

测放大能力 用感应信号法具体方法：用万用表电阻的R×100档，红表笔接源*S，黑表笔接漏*D，给场效应管加上1.5V的电源电压，此时表针指示出的漏源*间的电阻值。然后用手捏住结型场效应管的栅*G，将人体的感应电压信号加到栅*上。这样，由于管的放大作用，漏源电压VDS和漏*电流Ib都要发生变化，也就是漏源*间电阻发生了变化，由此可以观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅*表针摆动较小，说明管的放大能力较差；表针摆动较大，表明管的放大能力大；若表针不动，说明管是坏的。根据上述方法，用万用表的R×100档，测结型场效应管3DJ2F。先将管的G*开路，测得漏源电阻RDS为600Ω，用手捏住G*后，表针向左摆动，指示的电阻RDS为12kΩ，表针摆动的幅度较大，说明该管是好的，并有较大的放大能力。 　　运用这种方法时要说明几点：*先，在测试场效应管用手捏住栅*时，万用表针可能向右摆动（电阻值减小），也可能向左摆动（电阻值增加）。这是由于人体感应的交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同（或者工作在饱和区或者在不饱和区）所致，试验表明，多数管的RDS*，即表针向左摆动；少数管的RDS减小，使表针向右摆动。但无论表针摆动方向如何，只要表针摆动幅度较大，就说明管有较大的放大能力。第二，此方法对MOS场效应管也适用。但要注意，MOS场效应管的输人电阻高，栅*G允许的感应电压不应过高，所以不要直接用手去捏栅*，*须用于握螺丝刀的*缘柄，用金属杆去碰触栅*，以*人体感应电荷直接加到栅*，引起栅*击穿。第三，每次测量完毕，应当G-S*间短路一下。这是因为G-S结电容上会充有少量电荷，建立起VGS电压，造成再进行测量时表针可能不动，只有将G-S*间电荷短路放掉才行。

无标示管的判别 *先用测量电阻的方法找出两个有电阻值的管脚，也就是源*S和漏*D，余下两个脚为*栅*G1和第二栅*G2。把先用两表笔测的源*S与漏*D之间的电阻值记下来，对调表笔再测量一次，把其测得电阻值记下来，两次测得阻值较大的一次，黑表笔所接的电*为漏*D；红表笔所接的为源*S。用这种方法判别出来的S、D*，还可以用估测其管的放大能力的方法进行验证，即放大能力大的黑表笔所接的是D*；红表笔所接地是8*，两种方法检测结果均应一样。当确定了漏*D、源*S的位置后，按D、S的对应位置装人电路，一般G1、G2也会依次对准位置，这就确定了两个栅*G1、G2的位置，从而就确定了D、S、G1、G2管脚的顺序。

判断跨导的大小 测反向电阻值的变化判断跨导的大小.对VMOSV沟道增强型场效应管测量跨导性能时，可用红表笔接源*S、黑表笔接漏*D，这就相当于在源、漏*之间加了一个反向电压。此时栅*是开路的，管的反向电阻值是很不稳定的。将万用表的欧姆档选在R×10kΩ的高阻档，此时表内电压较高。当用手接触栅*G时，会发现管的反向电阻值有明显地变化，其变化越大，说明管的跨导值越高；如果被测管的跨导很小，用此法测时，反向阻值变化不大。

结型场管脚识别场效应管的栅*相当于晶体管的基*，源*和漏*分别对应于晶体管的发射*和集电*。将万用表置于R×1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数KΩ时，则这两个管脚为漏*D和源*S（可互换），余下的一个管脚即为栅*G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一*是屏蔽*（使用中接地）。

判定栅* 用万用表黑表笔碰触管子的一个电*，红表笔分别碰触另外两个电*。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管，黑表笔接的也是栅*。制造工艺决定了场效应管的源*和漏*是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不*加以区分。源*与漏*间的电阻约为几千欧。 　　注意不能用此法判定*缘栅型场效应管的栅*。因为这种管子的输入电阻*高，栅源间的*间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在*间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。

估测放大能力 将万用表拨到R×100档，红表笔接源*S，黑表笔接漏*D，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压。这时表针指示出的是D-S*间电阻值。然后用手指捏栅*G，将人体的感应电压 作为输入信号加到栅*上。由于管子的放大作用，UDS和ID都将发生变化，也相当于D-S*间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅*时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅*时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS*，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。 　　本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，*须用手握住螺钉旋具*缘柄，用金属杆去碰栅*，以*人体感应电荷直接加到栅*上，将管子损坏。 　　MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S*间短路一下即可。

　　(1)转移特性：栅*电压对漏*电流的控制作用称为转移特性。 　　(2)输出特性： UDS与ID的关系称为输出特性。 　　(3)结型场效应管的放大作用：结型场效应管的放大作用一般指的是电压放大作用。

（1）为了*使用场效应管，在线路的设计中不能*过管的耗散功率，*大漏源电压、*大栅源电压和*大电流等参数的*限值。 　　

（2）各类型场效应管在使用时，都要严格按要求的偏置接人电路中，要遵守场效应管偏置的*性。如结型场效应管栅源漏之间是PN结，N沟道管栅*不能加正偏压；P沟道管栅*不能加负偏压，等等。

（3）MOS场效应管由于输人阻**高，所以在运输、贮藏中*须将引出脚短路，要用金属屏蔽包装，以*外来感应电势将栅*击穿。尤其要注意，不能将MOS场效应管放人塑料盒子内，保存时*好放在金属盒内，同时也要注意管的*潮。 　　

（4）为了*场效应管栅*感应击穿，要求*测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都*须有良好的接地；管脚在焊接时，先焊源*；在连入电路之前，管的*引线端保持互相短接状态，焊接完后才把短接材料去掉；从元器件架上取下管时，应以适当的方式*人体接地如采用接地环等；当然，如果能采用*的气热型电烙铁，焊接场效应管是比较方便的，并且**；在未关断电源时，*对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上*措施在使用场效应管时*须注意。 　　

（5）在安装场效应管时，注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件；为了*管件振动，有*要将管壳体紧固起来；管脚引线在弯曲时，应当大于根部尺寸5毫米处进行，以*弯断管脚和引起漏气等。 　　

（6）使用VMOS管时*须加合适的散热器后。以VNF306为例，该管子加装140×140×4（mm）的散热器后，*大功率才能*30W。 　　

(7）多管并联后，由于*间电容和分布电容相应增加，使放大器的高频特性变坏，通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此，并联复合管管子一般不*过4个，而且在每管基*或栅*上串接*寄生振荡电阻。 　　

（8）结型场效应管的栅源电压不能接反，可以在开路状态下保存，而*缘栅型场效应管在不使用时，由于它的输入电阻*高，须将各电*短路，以免外电场作用而使管子损坏。

（9）焊接时，电烙铁外壳*须装有外接地线，以*由于电烙铁带电而损坏管子。对于少量焊接，也可以将电烙铁烧热后拔下插头或切断电源后焊接。*在焊接*缘栅场效应管时，要按源*－漏*－栅*的先后顺序焊接，并且要断电焊接。 　　

（10）用25W电烙铁焊接时应*，若用45～75W电烙铁焊接，应用镊子夹住管脚根部以帮助散热。结型场效应管可用表电阻档定性地检查管子的质量（检查各PN结的正反向电阻及漏源之间的电阻值），而*缘栅场效管不能用万用表检查，*须用测试仪，而且要在接入测试仪后才能去掉各电*短路线。取下时，则应先短路再取下，关键在于避免栅*悬空。 　　在要求输入阻*较高的场合使用时，*须采取*潮措施，以免由于温度影响使场效应管的输入电阻降低。如果用四引线的场效应管，其衬底引线应接地。陶瓷封装的芝麻管有光敏特性，应注意避光使用。 　　对于功率型场效应管，要有良好的散热条件。因为功率型场效应管在高负荷条件下运用，*须设计*的散热器，*壳体温度不*过额定值，使器件长期稳定*地工作。 　　总之，*场效应管*使用，要注意的事项是多种多样，采取的*措施也是各种各样，广大的*技术人员，*是广大的电子爱好者，都要根据自己的实际情况出发，采取切实可行的办法，**地用好场效应管。

　　场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单*型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电，被称之为双*型器件。 　　有些场效应管的源*和漏*可以互换使用，栅压也可正可负，灵*比晶体管好。 　　场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

　　场效应管（fet）是电场效应控制电流大小的单*型半导体器件。在其输入端基本不取电流或电流*小，具有输入阻*高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单等特点，在大规模和*规模集成电路中被应用。 　　场效应器件凭借其低功耗、性能稳定、*辐射能力强等优势，在集成电路中已经有逐渐取代三*管的趋势。但它还是*娇贵的，虽然现在多数已经内置了保护二*管，但稍不注意，也会损坏。所以在应用中还是小心为妙。

场效应管与三*管的各自应用特点 　　

1.场效应管的源*s、栅*g、漏*d分别对应于三*管的发射*e、基*b、集电*c，它们的作用相似。 　　

2.场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD，其放大系数gm一般较小，因此场效应管的放大能力较差；三*管是电流控制电流器件，由iB（或iE）控制iC。   3.场效应管栅*几乎不取电流（ig»0）；而三*管工作时基*总要吸取*的电流。因此场效应管的输入电阻比三*管的输入电阻高。 　　

4.场效应管只有多子参与导电；三*管有多子和少子两种载流子参与导电，而少子浓度受温度、辐射等因素影响较大，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、*辐射能力强。在环境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。 　　

5.场效应管在源*水与衬底连在一起时，源*和漏*可以互换使用，且特性变化不大；而三*管的集电*与发射*互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。 　　

6.场效应管的噪声系数很小，在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选用场效应管。 　　

7.场效应管和三*管均可组成各种放大电路和开路电路，但由于前者制造工艺简单，且具有耗电少，热稳定性好，工作电源电压范围宽等优点，因而被广泛用于大规模和*规模集成电路中。 　　

8.三*管导通电阻大，场效应管导通电阻小，只有几百毫欧姆，在现在的用电器件上，一般*场效应管做开关来用，他的效率是比较高的。

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