場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于電路設(shè)計(jì),因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁┓浅8叩妮斎胱杩顾揭约帮@著的電壓增益水平。
與作為電流控制器件的雙極晶體管不同,場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制的。這使得FET電路的設(shè)計(jì)方式與雙極晶體管電路的設(shè)計(jì)方式大不相同。
但是,仍然可以設(shè)計(jì)具有電流和電壓增益的電路,并采用類(lèi)似的電路格式。
FET電路基礎(chǔ)知識(shí)
在考慮使用FET電路時(shí),有必要考慮FET技術(shù),場(chǎng)效應(yīng)晶體管的類(lèi)型將是最適用的。
FET 有三個(gè)電極:
源:源極是 FET 上的電極,多數(shù)載流子通過(guò)該電極進(jìn)入溝道,即充當(dāng)器件的載流子源。通過(guò)源進(jìn)入通道的電流由 IS 指定。
排水:漏極是FET電極,多數(shù)載流子通過(guò)該電極離開(kāi)溝道,即它們從溝道中排出。通過(guò)漏極進(jìn)入溝道的常規(guī)電流由字母 ID 表示。此外,漏源電壓通常由字母 VDS 表示
門(mén):柵極是控制通道電導(dǎo)率的端子,因此柵極上的電壓水平控制著在設(shè)備輸出中流動(dòng)的電流。
結(jié)型 FET 電路符號(hào)
FET電路設(shè)計(jì)參數(shù)
在開(kāi)始設(shè)計(jì)FET電路時(shí),有必要確定電路的基本要求。這些將決定有關(guān)要使用的電路拓?fù)漕?lèi)型以及要使用的 FET 類(lèi)型的許多決策。
晶體管電路設(shè)計(jì)的要求中可能需要許多參數(shù):
電壓增益:電壓增益通常是一個(gè)關(guān)鍵要求。它是輸出信號(hào)電壓除以輸入信號(hào)電壓。
電流增益:這是FET電路的電流增益??赡苄枰獙⒏唠娏黩?qū)動(dòng)到負(fù)載中。
輸入阻抗:這是上一級(jí)在向相關(guān) FET 電路提供信號(hào)時(shí)將看到的阻抗。FET 本身對(duì)柵極具有較高的輸入阻抗,因此 FET 通常用于至關(guān)重要的場(chǎng)合。
輸出阻抗:輸出阻抗也很重要。如果FET電路驅(qū)動(dòng)低阻抗電路,則其輸出必須具有低阻抗,否則晶體管輸出級(jí)將出現(xiàn)較大的壓降。
頻率響應(yīng):頻率響應(yīng)是影響FET電路設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要因素。低頻或音頻晶體管電路設(shè)計(jì)可能與用于射頻應(yīng)用的設(shè)計(jì)不同。此外,電路設(shè)計(jì)中FET和電容值的選擇將受到所需頻率響應(yīng)的極大影響。
電源電壓和電流:在許多電路中,電源電壓由可用電壓決定。此外,電流可能會(huì)受到限制,特別是如果完成的 FET 電路設(shè)計(jì)是電池供電的。
用于電路設(shè)計(jì)的 FET 類(lèi)型
由于可以使用幾種不同類(lèi)型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管,因此有必要定義至少一些可在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的 FET。
下表定義了一些可能遇到的不同類(lèi)型和特征。
用于電路設(shè)計(jì)的 FET | |
---|---|
特征 | 詳 |
N溝道 | N 溝道 FET 具有由 N 型半導(dǎo)體制成的溝道,其中大多數(shù)載流子是電子。 |
P 溝道 | P 溝道 FET 具有由 P 型半導(dǎo)體制成的溝道,其中大多數(shù)載流子是空穴。 |
J-場(chǎng)效應(yīng)管 | J-FET 或結(jié) FET 是 FET 的一種形式,其中柵極是通過(guò)在溝道上使用二極管結(jié)形成的。通過(guò)確保二極管結(jié)在電路內(nèi)工作時(shí)保持反向偏置來(lái)保持隔離。FET電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要求是確保結(jié)保持反向偏置,從而實(shí)現(xiàn)令人滿(mǎn)意的操作。 |
MOSFET金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 | 這種類(lèi)型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管依賴(lài)于柵極和溝道之間的金屬氧化物。它提供了非常高的輸入電阻。 |
雙柵極MOSFET | 顧名思義,這種形式的MOSFET有兩個(gè)柵極。在 FET 電路設(shè)計(jì)中,這提供了額外的選項(xiàng)。 |
增強(qiáng)模式 | 增強(qiáng)型 FET 在柵源電壓為零時(shí)關(guān)閉。它們通過(guò)沿漏極電壓方向(即朝向電源軌)拉動(dòng)?xùn)艠O電壓來(lái)導(dǎo)通,N 溝道器件為正極,P 溝道器件為負(fù)極。換言之,通過(guò)將柵極電壓拉向漏極電壓,通道有源層中的載流子數(shù)量增加。 |
耗盡模式 | 在耗盡型MOSFET中,該器件通常在柵源電壓為零時(shí)導(dǎo)通。漏極電壓方向上的任何柵極電壓都會(huì)耗盡載流子溝道的有效面積并減少流過(guò)的電流。 |
審核編輯:黃飛
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