場效應(yīng)晶體管用于電路設(shè)計,因為它們能夠提供非常高的輸入阻抗水平以及顯著的電壓增益水平。
與作為電流控制器件的雙極晶體管不同,場效應(yīng)晶體管是電壓控制的。這使得FET電路的設(shè)計方式與雙極晶體管電路的設(shè)計方式大不相同。
但是,仍然可以設(shè)計具有電流和電壓增益的電路,并采用類似的電路格式。
FET電路基礎(chǔ)知識
在考慮使用FET電路時,有必要考慮FET技術(shù),場效應(yīng)晶體管的類型將是最適用的。
FET 有三個電極:
源:源極是 FET 上的電極,多數(shù)載流子通過該電極進(jìn)入溝道,即充當(dāng)器件的載流子源。通過源進(jìn)入通道的電流由 IS 指定。
排水:漏極是FET電極,多數(shù)載流子通過該電極離開溝道,即它們從溝道中排出。通過漏極進(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: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)備輸出中流動的電流。
結(jié)型 FET 電路符號
FET電路設(shè)計參數(shù)
在開始設(shè)計FET電路時,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)漕愋鸵约耙褂玫?FET 類型的許多決策。
晶體管電路設(shè)計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關(guān)鍵要求。它是輸出信號電壓除以輸入信號電壓。
電流增益:這是FET電路的電流增益。可能需要將高電流驅(qū)動到負(fù)載中。
輸入阻抗:這是上一級在向相關(guān) FET 電路提供信號時將看到的阻抗。FET 本身對柵極具有較高的輸入阻抗,因此 FET 通常用于至關(guān)重要的場合。
輸出阻抗:輸出阻抗也很重要。如果FET電路驅(qū)動低阻抗電路,則其輸出必須具有低阻抗,否則晶體管輸出級將出現(xiàn)較大的壓降。
頻率響應(yīng):頻率響應(yīng)是影響FET電路設(shè)計的另一個重要因素。低頻或音頻晶體管電路設(shè)計可能與用于射頻應(yīng)用的設(shè)計不同。此外,電路設(shè)計中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,電流可能會受到限制,特別是如果完成的 FET 電路設(shè)計是電池供電的。
用于電路設(shè)計的 FET 類型
由于可以使用幾種不同類型的場效應(yīng)晶體管,因此有必要定義至少一些可在電路設(shè)計過程中使用的 FET。
下表定義了一些可能遇到的不同類型和特征。
用于電路設(shè)計的 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-場效應(yīng)管 | J-FET 或結(jié) FET 是 FET 的一種形式,其中柵極是通過在溝道上使用二極管結(jié)形成的。通過確保二極管結(jié)在電路內(nèi)工作時保持反向偏置來保持隔離。FET電路設(shè)計的關(guān)鍵要求是確保結(jié)保持反向偏置,從而實現(xiàn)令人滿意的操作。 |
MOSFET金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 | 這種類型的場效應(yīng)晶體管依賴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有兩個柵極。在 FET 電路設(shè)計中,這提供了額外的選項。 |
增強(qiáng)模式 | 增強(qiáng)型 FET 在柵源電壓為零時關(guān)閉。它們通過沿漏極電壓方向(即朝向電源軌)拉動?xùn)艠O電壓來導(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導(dǎo)通。漏極電壓方向上的任何柵極電壓都會耗盡載流子溝道的有效面積并減少流過的電流。 |
審核編輯:黃飛
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