场效应管工作原理

基本工作原理
于闸极及源极之间的电压称为VGS，通常使PN接面处于反向偏压，此反向电压之大小可以改变空乏区的宽度，而影响沟道的阔窄，
即利用VGS所产生的电场来控制电流多少。
 

空乏区受偏压VGS影响的几种情况 (N沟道为例) ：
a) 当VGS = 0V，ID = IDSS。
VDD正端经过负载接到漏极，而VDD负端接到源极与门极，使沟道与闸极接面之反向电压产生空乏区域，由于电位差使空乏区在靠近着漏极的区域会向沟道伸延。
 
b) 当VGS = VGS，ID受VGS影响。
偏压VGS使PN接面之反向电压增加，迫使空乏区域向沟道伸延较多，使流过负载及沟道之电流减少。
 
c) 当VGS = VP，ID 刚等于零。
若增加在闸极之反向电压，直至空乏区非常靠近使沟道关闭，这时VGS的电压被称为夹断电压VP (Pinch Off Voltage)，此时没有电流流经负载及沟道。
 
d) 当VGS > VP，ID = OA。
当VGS继续增加，使空乏区继续靠近至完全闭合，这时ID完全等于零，这种状态也称为夹断。
 
结论：
JFET借在空乏区模式下工作，我们控制VGS使空乏区产生不同变化及影响ID，此外，ID更受VDS影响，我们可从漏极曲线知ID与VDS之关系。
FET 的特性曲线：
测试电路 (共源极) ：

a) 漏极特性曲线 (或输出特性曲线) ：

此曲线是表示在VGS固定时，VDS与ID关系
 
上图是VGS = 0V时的漏极特性曲线，从图中可见ID并非与VDS比例上升，其上升变化大致可分为三个区域：
i) 电阻区：VDS上升，ID按比例上升。
ii) 饱和区：VDS上升，ID不上升 (或轻微上升)。
iii) 击穿区：VDS上升，ID急速上升。
VDS(P) 为VGS电压固定时VDS的夹断电压值。838电子
 
一组不同VGS下得出之漏极特性曲线。
 

b) 转移特性曲线：

 
此曲线是表示VDS固定时，ID对VGS之关系
 
由于饱和区域内VDS对ID影响很小，所以FET之转移特性大致可由一曲线表示，
而分为：
i)  线性区。
ii) 非线性区。
 
定义：
 
a) 夹断电压 (VP) Pinch Off Voltage
当ID减至零时的VGS电压。
 

 
b) 饱和漏极电流 (IDSS) ：
当VGS等于零时的漏极电流ID。
                      
 
c) 互导 (gm) ：
当VDS保持固定，ID与VGS的变化比例，即转移特性曲线图线性区内的斜率， FET的增益多用它来表示，而单位可采用A/V或S。
 

d) 漏极电阻 (rd)又称输出阻抗。
当VGS保侍固定，为VDS变化与ID变化的关系：

DS与IDSS，VP，VGS的互相关系，可由下列公式表示：
 

 
 
例：当VP = - 4V，IDSS = 8.4mA。
1) 当VGS = 0V，求IDS。
2) 当VGS = - 1V，求IDS。      
3) 当VGS = - 2V，求IDS。
4) 当VGS = - 3V，求IDS。   
5) 当VGS = - 4V，求IDS。

 
 

晶体三极管与场效应晶体管之比较
-	晶体三极管BJT			场效应晶体管FET
电极	基极Base 集极Collector 射极Emitter			闸极Gate 漏极Drain 源极Source
载流子	双载流子穿过接面			单一载子在沟道中
噪声	较FET高 有撞击(散粒子)噪声			较BJT低 类似一支可变电阻
输入阻抗	共基极＜100Ω 共集极 约为βRe 共射极 约为1 kΩ		低	共闸极 共漏极 共源极		高
	BE极导通电压约0.7V			至少 ＞1MΩ 通常为10MΩ至100MΩ GS极通常反向偏压
输入	利用电流IB 为电流控制组件			利用电压VGS 为电压控制组件
输出	输出电流IC或IE 视乎接法及IB电流			通常ID接近等于IS
放大特性	通常以直流放大系数β及交流小信号 表示：			通常以互导gm表示