2023-04-24 10:35:04

场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种重要的电子器件，具有低电压驱动、高输入阻抗、高频特性等优点，广泛应用于放大、开关、滤波、振荡及模拟电路等领域。本文将对场效应管的工作原理、分类、特性分析及应用等方面进行详细介绍。

一、场效应管的工作原理

1.结构组成

场效应管主要由源极（Source）、漏极（Drain）及栅极（Gate）三个引脚和衬底（Substrate）组成。在薄膜型场效应管中，衬底也充当栅极引脚，是通过衬底电压控制栅极电势的。

2.工作原理

场效应管是一种三极管的改进型，具有栅极向漏极施加电压时，可以控制漏极电流的大小的特点。其工作原理可以分为两种，即增强型（Enhancement Type）和耗尽型（Depletion Type）。

（1）增强型场效应管

增强型场效应管是指在无栅极电压的情况下，漏极和源极之间的导通状态为关闭状态，而当栅极施加正电压使得栅极靠近源极时，电子会沿着电场方向向漏极流动，这时候场效应管的导通状态变为开启状态。增强型场效应管栅极电压越高，导通电流就越大，从而实现电流的门控调节。

（2）耗尽型场效应管

耗尽型场效应管是指在无栅极电压的情况下，漏极和源极之间的导通状态为开启状态，而当栅极施加负电压使得栅极靠近源极时，电子被排斥，场效应管的导通状态就开始变弱，栅极电压再低于一定电压时，漏极和源极之间的导通状态会完全关闭。

二、场效应管的分类

根据工作原理的不同，场效应管主要可以分为增强型与耗尽型两种；根据场效应管在工作时所处的工作区间不同，一般分类如下：

1.增强型场效应管

① 恒流源极电路（Constant Current Source）

② 恒流栅极电路（Constant Current Gate）

③ 压控源极电路（Voltage Controlled Source）

④ 压控栅极电路（Voltage Controlled Gate）

2.耗尽型场效应管

耗尽型场效应管一般用来做开关。常见的有：

① 整流场效应管（Rectifier FET）

② 加载场效应管（Load FET）

③ 微波场效应管（Microwave FET）

三、场效应管的特性分析

1.输入阻抗高

因为场效应管的栅极与漏极之间是绝缘的金属氧化物材料，电容非常大，漏极电流很小，所以输入阻抗特别高。

2.低噪声

场效应管的漏极电流小，噪声低，所以通常用于低噪声放大器。

3.电压驱动低

场效应管是一种三端器件，因此其驱动电压非常低，可以使用非常低电压就能使场效应管开始工作，对电源的要求也非常低。

4.频率特性好

由于场效应管的结构简单，波导尺寸小，因此场效应管具有的频率响应极好，在高频电路中的应用非常广泛。

5.价格低廉

场效应管价格相对三极管较低，可结构也比较简单，生产成本相对较低。

四、场效应管的应用

场效应管的应用十分广泛，主要包括以下几个方面：

1.放大器

场效应管在放大器中的应用十分广泛，比如: 低噪声前置放大器、电压控制放大器和功率放大器等。

2.开关器

场效应管的开关速度快、控制信号电压要求低，因此，场效应管在开关电路中应用广泛，如电源开关、电机控制等等。

3.振荡器

场效应管常常用于RF / IF 选择、布宁振荡器、LC晶体振荡器和红外波段谐振器等振荡器中。

4.模拟电路

场效应管也可用作模拟电路，比如滤波器、比较器、模拟开关等。

总之，场效应管具有很多优点，如输入阻抗高、低噪声、低驱动电压、频率响应好和价格低等等。在电子器件和电路设计中，广泛应用于电源控制、放大器、振荡器、开关等方面。随着科技的发展，场效应管将继续在电子领域中扮演着极为重要的角色。