FET工作原理.docx

FET电路工作原理一般在网上只有三极管放大电路的原理，而FET的工作原理很少提及，现在我简单地分析一下它的放大原理：电路中栅极的直流电位VG是电源电压VDD被偏压电阻R3和R2分压后的电位，即：VG=R2/（R1+R2）*VDD。这与三极管发射极接地的放大电路基极直流电位相同。但是由于双极型晶体管中有基极电流流动，所以实际基极电位要比电源被R2和R3分压要低一些（晶体管是电流控制电流，FET是电压控制电流）。但对于FET，由于栅极没有电流流过，所以实际的栅极电位就是分压公式所求得的值。源极的直流电位VS比VG高出栅极源极间电压VGS的值，即： VS=VG+VGS实际上，VGS是以源极为基准的，像N沟JFET那样，当源极电位比栅极高应该给VGS置以负号。因此，VS等于将VGS加到VG上时，就成为： VS=VG-VGS双极晶体管VBE=0.6V或者0.7V，是能够相互置换的。但是对于FET来说，当器件型号和工作点（ID）不同时，VGS的值是不同的。流过源极的直流电流Is可以由下式求得： Is=VS/RS=（VG-VGS）/RS漏极的直流电位VD是从电源电压VDD减去RD上的电压降的部分。如果漏极电流的直流成分为ID，则有： VD=VDD-ID*RD由于FET的栅极上没有电流流过，ID=IS，所以上式也可以写成： VD=VDD-Is*RD下面来求它的交流放大倍数。由输入Vi引起的源极电流表的交流变化量#is为： #is=vi/RS高漏极电流的交流变化量为#id,那么可以认为vd的交流变化量#vd就是#id在漏极电阻RD上的电压降，即： #vd=#id*RD又因为漏极电流和源极电流相等，所以#vd为： #vd=#is*RD=vi/RS*RD另外，交流输出电压vo是被输出电容C2隔断VD的直流成分后的成分，也就是vd的交流成分#vd，即： Vo=#vd=vi/RS*RD所以不难求得：交流放大倍数Av为： Av=vo/vi=RD/RS第2节 FET的工作原理２．２ＦＥＴ的工作原理２．２．１ＪＦＥＴ与ＭＯＳＦＥＴ双极晶体管只有ＮＰＮ和ＰＮＰ两种类型，ＦＥＴ的分类则稍微复杂。如图２．６所示，ＦＥＴ按照结构可以分为结型ＦＥＴ（ＪＦＥＴ：ＪｕｎｃｔｉｏｎＦＥＴ）和绝缘栅ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ：ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦＥＴ）。按照电学特性，ＭＯＳＦＥＴ又可以分为耗尽型（ｄｅｌｅｔｉｏｎ）与增强型（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）两类。它们又可以进一步分为Ｎ沟型（与双极晶体管的ＮＰＮ型相当）和Ｐ沟型（与双极晶体管的ＰＮＰ型相当）。从实际ＦＥＴ的型号中完全看不出ＪＦＥＴ与ＭＯＳＦＥＴ、耗尽型与增强型的区别。仅仅是Ｎ沟器件为２ＳＫ×××（也有双栅的３ＳＫ×××），Ｐ沟器件为２ＳＪ×××，以区别Ｎ沟和Ｐ沟器件。?图２．６ＦＥＴ的种类（ＦＥＴ分为ＪＦＥＴ和ＭＯＳＦＥＴ。ＭＯＳＦＥＴ按照电学特性又分为耗尽型和增强型，它们各自又有Ｎ沟型和Ｐ沟型）２．２．２ＦＥＴ的结构图２．７是ＦＥＴ简单的的结构示意图（Ｐ沟ＦＥＴ是Ｐ型半导体部分与Ｎ型半导体部分互换）。图２．７ＦＥＴ的结构（ＪＦＥＴ工作时栅极与沟道间的二极管处于截止状态，所以几乎没有电流流过栅极。ＭＯＳＦＥＴ的栅极与沟道间有绝缘膜，电流的流动更困难）?如图２．８所示，双极晶体管的基极发射极间以及基极集电极间分别是两个ＰＮ结，就是说存在着二极管。ＪＦＥＴ的栅极与沟道（把输出电路流过漏极源极间的部分称为沟道）间有ＰＮ结，所以认为存在着二极管（由于有ＰＮ结，所以称为结型ＦＥＴ）。图２．８晶体管的ＰＮ结（晶体管有两个ＰＮ结。可以把ＰＮ结看作是二极管，晶体管可以认为是基极发射极间以及基极集电极间各有一个二极管）?双极晶体管的基极发射极间的二极管总是工作在导通状态，而ＪＦＥＴ的栅极沟道间的二极管工作在截止状态。因此ＦＥＴ的栅极沟道间流过的电流很小，只相当于二极管的反向漏电流，所以器件本身的输入阻抗比双极晶体管高得多（约１０８～１０１２Ω）。ＭＯＳＦＥＴ的栅极是由金属构成的，它与半导体沟道之间有一层绝缘膜，形成三层结构。所谓ＭＯＳ，就是因为实际的结构是由金属（Ｍ）、绝缘膜（如氧化膜，Ｏ）和半导体（Ｓ）组成。ＭＯＳＦＥＴ的特点是栅极与沟道间有绝缘膜，栅极与沟道是绝缘的，所以流过栅极的电流比ＪＦＥＴ还要小很多。因此，输入阻抗也比ＪＦＥＴ高得多（约１０１２～１０１４Ω）。２．２．３ＦＥＴ的电路符号图２．９是各种ＦＥＴ的电路符号。晶体管电路符号中的箭头表示电流流动的方向，而ＦＥＴ的箭头不代表电流的方向，仅仅表示极性（从图２．７看出它表示ＰＮ结的极性）。图２．９ＦＥＴ的电路符号（晶体管的电路符号中的箭头表示电流流动的方向，而ＦＥＴ的箭头不表示电流的方向，仅仅表示极