场效应管与放大电路详解

"本课程主要讲解了场效应管及其在放大电路中的应用，属于模拟电子技术基础的内容。涉及的主要知识点包括场效应管的类型、工作原理以及其在放大电路中的基本应用。" 在信息技术学院的模拟电子技术基础课程中，第五章深入探讨了场效应管及其基本放大电路。场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是电子电路中重要的组成部分，与传统的双极型晶体管（BJT）不同，FET属于单极型器件，仅由一种载流子（电子或空穴）参与导电，因此具有较高的输入电阻，这使得它在噪声抑制和低电压操作方面具有优势。 FET主要有两种类型：结型场效应管（Junction Field Effect Transistor，JFET）和绝缘栅型场效应管（Insulated Gate Field Effect Transistor，IGFET）。JFET又分为N沟道和P沟道两种，根据栅极电压对导电沟道的影响，可以处于截止、恒流或可变电阻状态。在N沟道JFET中，当在漏极和源极之间施加正向电压时，N型半导体的电子可以形成导电沟道。相反，P沟道JFET则由空穴作为主导载流子。 IGFET的一种常见形式是MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管），它进一步分为增强型和耗尽型，根据栅极与沟道之间的绝缘层（通常是二氧化硅）来控制电流。P沟道和N沟道MOSFET同样依据沟道材料区分，它们的栅极电压控制是否形成导电沟道。 场效应管通常有三个引脚：源极（Source, S）、栅极（Gate, G）和漏极（Drain, D），与BJT的基极（Base, B）、发射极（Emitter, E）和集电极（Collector, C）相对应。FET的工作区域包括截止、恒流（线性）和饱和区，这些状态与BJT的截止、放大和饱和区相似，但FET的电流控制机制是通过栅极电压改变导电沟道的宽度来实现的。 在实际应用中，栅-源电压（uGS）可以控制导电沟道的宽度，从而改变漏极电流（iD）。当uGS为负值时，对于N沟道JFET，可以形成一个"夹断"，使得沟道电阻增加，电流减小，直至截止。而漏-源电压（uDS）的变化可以在uGS保持在特定负值（UGS(off)）时，使iD随着uDS的增大而线性增加，这在放大电路设计中非常关键。 场效应管因其特性，常用于低噪声、抗辐射强的电路设计，特别是在微电子和集成电路领域，由于其工艺简单、功耗小、体积小、成本低，被广泛应用于各种放大和开关电路中。在学习和理解场效应管的基本原理和工作模式后，工程师能够更好地设计和优化模拟电子电路，以满足不同应用的需求。