七、场效应晶体管
场效应晶体管简称场效应管（FET），是电压控制型器件。它是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。普通晶体管是电流控制型器件，通过控制基极电流达到控制集电极电流或发射极电流，而场效应管是电压控制型器件，其输出电流决定于输入信号电压的大小（改变其栅源电压就可以改变其漏极电流）。
由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。它是根据晶体管的原理开发出的新一代放大器件，其输入阻抗高，在线路上便于直接耦合；结构简单，便于设计，容易实现大规模集成；由于是多子导电的单极器件，不存在少子存储效应，开关速度快，截止频率高，噪声系数低。场效应晶体管广泛应用于开关、阻抗匹配、微波放大、大规模集成领域，作为交流放大器、有源滤波器、直流放大器、电压控制器、斩波器、定时电路等。几种常见场效应晶体管的实物图，如图1－39所示。
图1－39 几种常见场效应晶体管的实物图
（一）场效应管的分类
①场效应管根据控制电流大小的方式不同，可以分成结型场效应管（简写为JFET）：结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的；另一类为绝缘栅场效应管（简称为MOS场效应管）：绝缘栅型场效应管是利用感应电荷的多少来控制导电沟道的宽窄从而控制电流大小的。
②根据其沟道所采用的半导体材料不同又可分为N型沟道和P型沟道两种。
③按导电方式的不同，MOS管又可分为增强型和耗尽型两种。
（二）场效应晶体管结构
场效应晶体管结构一般具有3个极（双栅管有4个极）：栅极G、源极S和漏极D，它们的功能分别对应于双极型晶体管的基极b、发射极e和集电极c。由于S和D是对称的，实际使用中可以互换。在电路中，场效应管用文字符号VT表示，其图形符号和特性曲线图如表1－7所示。
表1－7 场效应晶体管图形符号和特性曲线图
续表：
（三）场效应管的检测方法
1.用测电阻法判别结型场效应管的电极
（1）极性判断
将万用表拨在R×1k挡上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极G。
（2）沟道的判断
也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是PN结的反向，即都是反向电阻，可以判定是N沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向PN结，即是正向电阻，判定为P沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。
（3）放大能力判断
将指针万用表置R×100挡，两表笔分别接D和S，然后用手捏住栅极G（注入人体感应电压），表针应向左或向右摆动，表针摆动幅度越大说明场效应晶体管的放大能力越大。
2.用测电阻法判别结型场效应管的电极注意事项
由于人体感应的电压较高，而不同的场效应管用电阻挡测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅极时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS增大，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显的摆动，就说明管子具有放大能力。本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，必须用手握住螺钉旋具绝缘柄，用金属杆去碰栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管子损坏。
MOS管每次测量完毕，G－S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G－S极间短路一下。
（四）场效应管使用注意事项
①各种场效应管使用时不能超过管的耗散功率、最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值。
②各类型场效应管在使用时，都要严格按要求的偏置接入电路中，要遵守场效应管偏置的极性。如结型场效应管栅源漏之间是PN结，N沟道管栅极不能加正偏压，P沟道管栅极不能加负偏场效应管压等。
③MOS场效应管由于输入阻抗极高，所以在运输、贮藏中必须将引出脚短路，要用金属屏蔽包装，以防止外来感应电势将栅极击穿。尤其要注意的是：不能将MOS场效应管放入塑料盒子内，保存时最好放在金属盒内，同时也要注意防潮。
④为了防止场效应管栅极感应击穿，要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都必须有良好的接地；管脚在焊接时，先焊源极；在连入电路之前，管的全部引线端保持互相短接状态，焊接完后才把短接材料去掉；从元器件架上取下管时，应以适当的方式确保人体接地，如采用接地环等。当然，如果能采用先进的气热型电烙铁，焊接场效应管是比较方便的，并且能确保安全；在未关闭电源时，绝对不可以把管插入电路或从电路中拔出。以上安全措施在使用场效应管时必须注意。
⑤在安装场效应管时，注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件；为了防止管件振动，有必要将管壳体紧固起来；管脚引线在弯曲时，应当距离根部尺寸5毫米以外进行，以防止弯断管脚。
⑥多管并联后，由于极间电容和分布电容相应增加，使放大器的高频特性损坏，通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此，并联的复合管一般不超过4个，而且应在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。
⑦结型场效应管的栅源电压不能接反，可以在开路状态下保存，而绝缘栅型场效应管在不使用时，由于它的输入电阻非常高，须将各电极短路，以免在外电场作用下使管子损坏。
⑧用25W电烙铁焊接时应迅速，若用45～75W电烙铁焊接，应用镊子夹住管脚根部以帮助散热。
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