场效应管工作原理及应用
场效应管工作原理及应用
场效应管工作原理（1）场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS 功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝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。
见下图。
二、场效应三极管的型号命名方法现行有两种命名方法。
第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。
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N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
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。
场效应管的结构原理与应用
场效应管的结构原理与应用1. 场效应管的结构原理场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种重要的半导体器件，具有高输入电阻、低功耗等特点，被广泛应用于电子电路中。
场效应管的结构原理主要由以下几个方面组成：1.1 三种类型的场效应管场效应管分为三种类型：MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）、JFET （结型场效应管）和DE-MOS（双增强型场效应晶体管）。
这三种场效应管的结构原理和特点有所不同。
1.2 MOSFET的结构原理MOSFET是最常用的场效应管，其结构主要由金属栅极、氧化物层和半导体层组成。
外加电压作用下，栅极电场将调控导电层的电荷，从而控制源极与漏极之间的电流。
1.3 JFET的结构原理JFET的结构主要由PN结和掺杂区域组成。
当栅极电压变化时，PN结及掺杂区域中的电场将调控漏极与源极之间的电流。
1.4 DE-MOS的结构原理DE-MOS是一种结合了MOSFET与JFET的场效应管。
其结构原理比较复杂，采用了双增强控制的结构，具有较高的功率放大能力。
2. 场效应管的应用领域场效应管作为一种重要的半导体器件，在各种电子电路中都有广泛的应用。
以下列举了几个常见的应用领域：2.1 放大器场效应管可以用作放大器，放大输入信号的幅度。
它具有高输入电阻、低输出电阻、低噪声等特点，能够提高放大电路的性能。
2.2 开关场效应管可用作开关，开关的通断状态由栅极电压控制。
它具有开关速度快、功耗低等特点，适用于各种开关电路的设计。
2.3 高频应用场效应管在高频电路中有重要应用。
由于其高输入电阻和低输出电阻，适用于高频信号放大、混频、振荡等电路。
2.4 数字逻辑电路场效应管可用于数字逻辑电路的设计，如门电路、触发器等。
它具有快速响应、低功耗等特点，适应了现代数字电路的需求。
2.5 温度传感器场效应管的导电特性与温度有关，可以用作温度传感器。
通过测量场效应管的导通电流，可以间接测量温度。
场效应管的基础知识
场效应管的基础知识：
场效应管（Field Effect Transistor，FET）是一种利用电场效应来控制半导体器件中的电流流动的半导体器件。
以下是场效应管的基础知识：
1.工作原理：场效应管利用电场效应原理，通过控制栅极电压来控制源极和漏极之间
的电流。
当栅极电压为零时，源极和漏极之间没有电流。
当栅极电压不为零时，电场效应使得半导体内的电子聚集在沟道的一侧，形成导电沟道，从而使得源极和漏极之间有电流流动。
2.结构：场效应管的结构包括源极（Source）、漏极（Drain）、栅极（Gate）三个电
极。
源极和漏极之间是半导体材料，称为沟道。
栅极位于源极和漏极之间，通过控制栅极电压来控制沟道的通断。
3.类型：场效应管有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道场效应管的源极和漏极之间是
N型半导体，P沟道场效应管的源极和漏极之间是P型半导体。
4.特性曲线：场效应管的特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线。
转移特性曲线
表示栅极电压对漏极电流的影响，输出特性曲线表示漏极电流与漏极电压之间的关系。
5.应用：场效应管广泛应用于电子设备中，如放大器、振荡器、开关等。
由于场效应
管具有体积小、重量轻、寿命长等优点，因此在便携式设备、移动通信等领域得到广泛应用。
场效应管的工作原理和使用方法
场效应管的工作原理和使用方法场效应管（Field-Effect Transistor，FET）是一种用于放大、开关和调制信号的半导体器件。
场效应管有着广泛的应用领域，包括通信、电子设备和电源等。
一、工作原理1.基本构造场效应管包括一个绝缘栅、一个漏电极和一个源极，它们构成了“门电极-漏极-源极”结构。
-绝缘栅：用绝缘材料制成，用来隔离漏极和源极。
-漏电极：负责控制和操控电流。
-源极：负责提供电流。
2.工作原理当栅极电势施加于绝缘栅时，栅极电场将与绝缘层之间的电子引诱至表面，形成轨道，此时2DEG激活。
通过改变栅极电势的大小和极性，可以控制电子通过2DEG的程度，进而有效控制漏电流。
在N型场效应管中，栅极电势增大时，电子通过2DEG的能力减弱，导致漏电流减小。
而在P型场效应管中，栅极电势增大时，2DEG中空穴（正电荷载体）增加，漏电流也会增加。
基于以上原理，可以通过调整栅极电势，控制从漏极到源极的电流，实现场效应管的放大和开关功能。
二、使用方法1.引脚连接场效应管一般有三个引脚：栅极、漏极和源极。
栅极是场效应管的控制端，漏极和源极是输出端。
在使用场效应管时，需要正确将电源、信号源和负载与相应的引脚连接。
2.工作电压不同类型的场效应管具有不同的工作电压范围，需要根据厂商规定和数据手册，选定适当的电源和信号电压。
同时，还需要关注电流和功率的限制，确保不超出场效应管的额定数值。
3.极性场效应管分为N型和P型，其极性不同。
在连接场效应管时，需要确保漏极和源极的极性与电源匹配，以免产生不良影响或损坏器件。
三、场效应管的优缺点1.优点-控制方便：场效应管可以通过改变栅极电势，实现电流的控制，相较于双极型晶体管（BJT）具有更高的灵活性。
-噪音低：场效应管的输入电阻高，输出电阻低，可以有效降低噪音的生成和传播。
-响应速度快：场效应管的响应速度较快，适用于高频率和快速开关应用。
2.缺点-漏电流：场效应管的漏电流相对较大，可能导致功耗过高。
场效应管的工作原理及应用
场效应管的工作原理及应用一、场效应管的基本原理场效应管（FET）是一种基于电场效应的半导体器件，它主要由三个区域组成：栅极（Gate）、漏极（Source）和源极（Drain）。
场效应管的工作原理是通过在栅极施加电压来控制漏极和源极之间的电流。
实际上，场效应管的工作原理与双极型晶体管（BJT）有很大的不同。
BJT是通过调节基极电流来控制集电极电流，而FET则是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
这种控制电压的方式使得场效应管具有以下优点：•输入电阻高：场效应管的输入电阻非常高，这意味着输入信号对于场效应管来说几乎没有损耗。
•输出阻抗低：场效应管的输出电阻非常低，可以提供较大的输出功率。
•可靠性好：场效应管的制造工艺相对简单，因此具有较高的可靠性。
二、场效应管的种类及特点场效应管分为三种，分别是MOSFET、JFET和IGFET。
它们各自具有以下特点：1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）•结构复杂：MOSFET由金属栅极、绝缘层和半导体材料组成，结构较为复杂。
•低功耗：MOSFET的功耗较低，适用于集成电路和低功耗应用。
•可控性强：MOSFET的栅极电压可通过改变电压来控制漏极和源极之间的电流。
2. JFET（结型场效应管）•结构简单：JFET由两个半导体材料构成，结构较为简单。
•低噪声：JFET具有低噪声、高增益和大动态范围的特点，适用于音频放大器等应用。
•可控性弱：JFET的控制电压较低，控制灵敏度相对较弱。
3. IGFET（绝缘栅极场效应管）•高速开关：IGFET具有较高的开关速度和低损耗，适用于高频功率放大器等应用。
•可控性中等：IGFET的栅极电压对电流的控制相对较强，但仍不及MOSFET。
三、场效应管的应用场效应管广泛应用于各种电子设备和系统中，包括但不限于以下领域：1.放大器：由于场效应管具有高输入电阻和低输出阻抗的特点，因此可以用作信号放大器。
在音频放大器、射频放大器、视频放大器等设备中，场效应管常被用来放大弱信号。
功率场效应管的结构工作原理及应用
功率场效应管的结构工作原理及应用功率场效应管（Power MOSFET）是一种具有开关能力的功率半导体器件，它以场效应传导为基础实现功率放大或开关控制。
功率场效应管是现代电子设备中极为重要的组成部分，其具有结构简单、高效率、低噪声、体积小等优点，广泛应用于电源、电机控制、LED驱动和无线电频率放大等各个领域。
一、结构：功率场效应管的结构与小信号场效应管类似，主要包括强制耦合区、漏极区、源极区和栅极区。
其中，强制耦合区主要是功率MOSFET特有的结构，在高功率应用中主要用于减小开关时的开关损耗，提高开关速度。
漏极区用于集中分布外接负载电流，源极区用于提供电流，栅极区用于控制电流。
而与小信号场效应管不同的是，功率场效应管的漏极和源极区域都要经过优化以承受高电压和大电流的作用。
此外，功率场效应管通常采用金属包封封装，以方便散热、保护芯片，并且可以通过钳位散热器等手段进一步提高工作效率和稳定性。
二、工作原理：功率场效应管的工作原理基于场效应传导。
当栅极电压为正值时，使得栅极和源极之间的沟道形成N型导电区，增大了导电区域，使通流能力增加；当栅极电压为零或负值时，栅极和源极之间的沟道被截断，导电区域变小，导通能力减小。
这样能够通过栅极电压的控制来实现对电流的开关控制，从而达到放大或开关的效果。
三、应用：1.电源：功率场效应管可以用于直流电源的变换、调节和开关。
通过控制输入信号的开关，可以实现对输出电压和电流的调节。
功率场效应管在开关频率高、效率高的AC/DC电源和DC/DC变换器中得到广泛应用。
2.电机控制：功率场效应管可用于电机的驱动和控制。
通过控制栅极电压，可以实现电机的开关和速度调节，广泛应用于电动车、工业自动化等领域。
3.LED驱动：功率场效应管在LED照明中起到了至关重要的作用。
通过控制功率场效应管的开关状态，可以实现对LED的亮度和颜色的调节，同时提高了LED照明的效率和稳定性。
4.无线电频率放大：功率场效应管在无线电通信领域中广泛用于频率放大。
场效应管工作原理
场效应管工作原理场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种半导体器件，它是一种三端管，由栅极、漏极和源极组成。
场效应管是现代电子器件中使用最为广泛的一种，它具有高输入阻抗、低输出阻抗、功耗小、体积小等优点，因此在电子设备中有着广泛的应用。
那么，场效应管是如何工作的呢？接下来，我们将从场效应管的工作原理、结构特点和应用领域等方面进行介绍。
首先，让我们来了解一下场效应管的工作原理。
场效应管主要由栅极、漏极和源极三个电极组成。
当在栅极和源极之间加上一定的电压时，栅极和源极之间形成一个电场，这个电场的强弱可以通过控制栅极电压的大小来调节。
当栅极电压增大时，电场强度增大，使得漏极和源极之间的导电能力增强，从而控制了漏极和源极之间的电流。
因此，场效应管是一种电压控制型的器件，其工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
其次，场效应管的结构特点也是其工作原理的重要体现。
场效应管的栅极与漏极、源极之间的绝缘层是一种极薄的氧化层，这使得场效应管具有了非常高的输入电阻。
另外，场效应管的漏极和源极之间没有PN结，因此不存在二极管的导通压降问题，漏极和源极之间的电流可以被精确地控制。
这些结构特点使得场效应管具有了高输入阻抗、低输出阻抗、功耗小等优点，适合用于各种需要高频率、高速度、低功耗的场合。
最后，让我们来了解一下场效应管的应用领域。
场效应管由于其高频率、高速度、低功耗等特点，在数字电路、模拟电路、功率放大器、射频放大器等方面有着广泛的应用。
在数字电路中，场效应管可以用作开关，实现逻辑门电路的功能；在模拟电路中，场效应管可以用作放大器，实现信号的放大和处理；在功率放大器和射频放大器中，场效应管可以实现功率放大和频率放大。
此外，场效应管还被广泛应用于集成电路中，成为集成电路中不可或缺的一部分。
综上所述，场效应管是一种电压控制型的半导体器件，其工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
场效应管的作用及原理
场效应管的作用及原理
场效应管是一种重要的电子器件，它在电子技术中起着至关重要的作用。
本文将介绍场效应管的作用及原理。
一、场效应管的作用
场效应管的主要作用是放大和开关信号。
它可以根据输入信号的大小，通过控制栅极电压来改变输出信号的幅度。
场效应管具有高输入阻抗和低输出阻抗的特性，因此可以有效地将输入信号放大，并将放大后的信号输出到负载上。
此外，场效应管还可以作为开关使用，通过控制栅极电压来控制导通或截止状态，实现信号的开关控制。
二、场效应管的原理
场效应管的工作原理是基于电场控制电流的机制。
它由源极、漏极和栅极组成。
当栅极施加正电压时，栅极与源极之间形成一个正电场，这会吸引漂浮在栅极上的自由电子，使得栅极与源极之间形成导电通道。
电子通过通道流向漏极，形成电流。
此时，场效应管处于导通状态。
相反，当栅极施加负电压或不施加电压时，栅极与源极之间的电场消失，导电通道关闭，电流无法通过。
此时，场效应管处于截止状态。
由于栅极与源极之间的电场可以通过改变栅极电压来控制，因此场效应管具有电压控制电流的特性。
栅极电压变化可以引起漏极电流的变化，从而实现对信号的放大或开关控制。
三、总结
场效应管是一种重要的电子器件，它可以实现信号的放大和开关控制。
其工作原理是通过电场控制电流，栅极电压的变化可以改变漏极电流，从而实现对信号的控制。
场效应管具有高输入阻抗和低输出阻抗的特性，适用于各种电子设备中的放大和开关电路。
通过深入理解场效应管的作用和原理，我们可以更好地应用和设计电子电路，推动电子技术的发展。
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2）、按工作状态可分为：
增强型和耗尽型两类
每类又有N沟道和P沟道之分
4、三个电极分别为：
漏极D----相当于双极型三极管的集电极；
栅极G----相当于双极型三极管的基极；
源极S----相当于双极型三极管的发射极；
教师活动学生活动设计意图1、讲授场效应管的
特性，与三极管作对比进行学习。
2、讲授什么是增强型，什么是耗尽型，什么是N沟道，什么是P沟道。
3、利用实物及图片带领学生认识各种场效应管认识各个电极。
1、认真记录笔记
仔细听讲。
2、通过教师的讲
解及图片，PPT的
展示认识各种场
效应管。
3、通过实物及图
片掌握各电极名
称。
讲练结合，寓教于乐于一体，使学生掌握起来更加形
象直观。
知识点二：绝缘栅型场效应管的工作原理及特性
1. 增强型绝绝缘栅型场效应管的工作原理及特性缘栅场效应管(1) N沟道增强型管的结构
栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。
由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。
(Metal Oxide Semiconducter FET)
由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1014W 。
(2) N沟道增强型管的工作原理
由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN
结。
当栅源电压U GS = 0 时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。
当U GS > 0 时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；
当U GS >U GS（th）时，将出现N型导电沟道，将D-S连接起来。
U GS愈高，导电沟道愈宽。
在漏极电源的作用下将产生漏极电流I D，管子导通。
当U GS> U GS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压U DS，则有漏极电流I D产生。
在一定的U DS下漏极电流I D的大小与栅源电压U GS有关。
所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。
（在一定的漏–源电压U DS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压U GS(th）。
）
(3) 特性曲线
(4) P沟道增强型
增强型场效应管只有当U GS > U GS(th）时才形成导电沟道。
如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。
(1 ) N沟道耗尽型管
由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在U GS= 0时，若漏–源之间加上一定的电压U DS，也会有漏极电流I D 产生。
这时的漏极电流用I DSS表示，称为饱和漏极电流。
当U GS > 0时，使导电沟道变宽，I D 增大；
当U GS < 0时，使导电沟道变窄，I D 减小；U GS负值愈高，沟道愈窄，I D就愈小。
当U GS达到一定负值时，N型导电沟道消失，
I
= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。
这时的U GS称为夹断电压，用U GS(off）表示。
D
(2) 耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
耗尽型的MOS管U GS= 0时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。
(3) P 沟道耗尽型管
教师活动 学生活动 设计意图
利用多媒体PPT 及图片掌握重点，突破难点，教师做好引导工作，引导学生学会自学，会独立思考。
通过教师的引导
及阅读课本，先进行思考，然后记好笔记，认真学习。
发挥学生的主体地位，教师做好主导工作，锻炼学生独立思考，自学成才的能力。
知识点三：场效应管的主要参数
(1) 开启电压 U GS(th)：是增强型MOS 管的参数 (2) 夹断电压 U GS(off)： (3) 饱和漏电流 I DSS
(4) 低频跨导 g m ：表示栅源电压对漏极电流
的控制能力 极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。
教师活动 学生活动
设计意图
大概提一下场效应管的性能参数及好
坏识别，作为课外知识进行讲解即可。
对其性能参数做
大概了解即可。
增长知识，知道如何判别场效应管的优劣。
知识点四:场效应管与晶体管的比较
DS GS m U
D U I g ΔΔ
教师活动学生活动设计意图
利用对比法及归纳总结法对比三极管与场效应管使学生了解其性能优劣及主要用途。
通过表格的对比，
对两种元件做出
大概的比较，更好
的掌握其用途。
利用对比法，归纳总结法，通过表格的形式将内容展
示出来，更加形象直观，一目了然。
知识点五:场效应管的基本放大电路及应用
1、场效应管基本分析概念
场效应管具有三种基本放大电路，电流源电路，电流镜电路以及差分电路等连接方式。
2、场效应放大电路的三种组态
共源极、共漏极、共栅极三种组态电路
3、其他应用
并联型SC等效电阻电路
教师活动学生活动设计意图
画出并联型SC等效
电阻电路，教授其工
作原理，要求学生必
须掌握。
跟着教师一边讲，
一边作图，并掌握
其工作原理。
背
过。
讲授与练习于一体，任课教师可以发现学生学习中的
不足。
充分调动学生学习的积极性，参与课堂。
环节三、巩固练习
练习一: 画出并联型SC等效电阻电路，并说明其工作原理
教师活动学生活动设计意图
布置练习题，进行讲
解，归纳总结
独立思考归纳总
结记笔记
巩固练习知识，让全体学生都掌握基本知识点练习二: 画出各种场效应管的结构图及电路图
教师活动学生活动设计意图
布置练习题，进行讲
解，归纳总结
独立思考归纳总
结记笔记
巩固练习知识，让全体学生都掌握基本知识点
环节四、归纳小结
本结课，重点掌握场效应管的结构，工作原理并联型SC等效电阻电路的工作原理
教师活动学生活动设计意图
的好评与关注！）。