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FET(場效應晶體管)的應用

HOTKING 2019-06-03 14:20:02 场效应晶體管 晶體管 MOSFET

什麽是FET(场效应晶體管)?FET,也称为单极晶體管,是用于控制器件电性能的晶體管。FET具有非常高的輸入阻抗(在JFET的情況下爲100兆歐姆,在MOSFET的情況下爲10 4至10 9兆欧),普通晶體管的主要缺点即输入阻抗低,从而加载了信号源在FET中。

什麽是FET(场效应晶體管

FET,也称为单极晶體管,是用于控制器件电性能的晶體管

FET具有非常高的輸入阻抗(在JFET的情況下爲100兆歐姆,在MOSFET的情況下爲10 4至10 9兆欧),普通晶體管的主要缺点即输入阻抗低,从而加载了信号源在FET中。因此,FET是几乎在每种可以使用晶體管的应用中使用的理想器件。FET由于其高输入阻抗而被广泛用作示波器,电子电压表和其他测量和测试设备中的输入放大器。

1. 由于FET芯片与BJT芯片相比占据非常小的空间,因此FET广泛用于IC中。

2. FET用作運算放大器(運算放大器)和音调控制等中的电压可变電阻器(WR),用于FM和TV接收器以及逻辑电路中的混频器操作。

3. FET通常用于数字开关电路,尽管它们的工作速度较低。

FET - 场效应晶體管的应用

1. 低噪声放大器

噪声是对有用信号施加的不良干扰。噪声干扰信号中包含的信息; 噪音越大,信息越少。例如,无线电接收器中的噪声会产生噼啪声和嘶嘶声,有时会完全掩盖声音或音乐。同样,电视接收器中的噪声会在图像上产生小的白色或黑色斑点; 严重的
噪音可能会消灭图片。噪声与信号强度无关,因为它甚至在信号關閉时也存在。

每個電子設備都會産生一定的噪音,但FET是一種噪音很小的設備。這在接收器和其他電子設備的前端附近尤爲重要,因爲後續階段會隨信號放大前端噪聲。如果在前端使用FET,我們在最終輸出時獲得的放大噪聲(幹擾)較少。

2.緩沖放大器

緩沖放大器框圖
緩沖放大器框圖

缓冲放大器是一个放大阶段,它将前一阶段与后一阶段隔离开来。源跟随者(普通排水)是。用作缓冲放大器。由于高输入阻抗和低输出阻抗,FET可作为优秀的缓冲放大器,如图所示。由于高输入阻抗,前一级的几乎所有输出电压都出现在缓冲放大器的输入端,并且由于低输出阻抗,缓冲放大器的所有输出电压都达到了下一级的输入,即使可能很小负载電阻。

3.共源共柵放大器

使用FET的共射共基放大器的電路圖如圖所示。共源極放大器驅動其中的共柵極放大器。

共源共柵放大器電路
共源共柵放大器電路

共源共栅放大器具有与共源(CS)放大器相同的电压增益。共源共栅连接的主要优点是其低输入電容,远小于CS放大器的输入電容。它具有高输入電阻,这也是一个理想的特性。

4.模擬開關

FET作为模擬開關如图所示。当没有栅极电压施加到FET,即V GS= 0时,FET变得饱和并且它表现得像一个通常小于100欧姆的小電阻,因此,输出电压变得等于

V OUT = {R DS /(R D + R DS(ON))} * V in

JFET-结型场效应晶體管模擬開關
JFET-结型场效应晶體管模擬開關

由于R D與R DS 0N相比非常大,因此V out可以等于零。

當向柵極施加等于V GS(OFF)的负电压时,FET在截止区域中工作,并且其作用通常为几兆欧的非常高的電阻。因此输出电压几乎等于输入电压。

5.斬波器

通过省去耦合和旁路電容并将每级输出直接连接到下一级输入,可以构建直接耦合放大器。因此,耦合直流电以及交流电。这种方法的主要缺点是漂移的发生,供电晶體管产生的最终输出电压的缓慢变化以及温度变化。

通過采用如圖所示的斬波放大器可以克服漂移問題。

斬波放大器
斬波放大器

(a).這裏輸入的直流電壓由開關電路截斷。斬波器的輸出爲方波交流信號,其峰值與輸入直流電壓V DC相等。這種交流信號可以被傳統的交流放大器放大,沒有任何漂移的問題。放大後的輸出可以“峰值檢測”,以恢複放大後的直流信號。

方波应用于FET模擬開關的栅极,使其像斩波器一样工作,如另一幅图所示。栅极方波是从0 V到至少V GS(關閉)的负向摆动- 这交替地使JFET饱和并切断。该输出电压是交替地从+ V DC變化到零伏的方波。

如果输入信号是低频交流信号,它会被切入交流波形,如上图(c)所示。现在可以通过无漂移的交流放大器放大该斩波信号。然后可以对放大的信号进行峰值检测以恢复原始输入的低频交流信号。因此,可以通过使用斬波放大器来放大直流和低频交流信号。

6. 多路複用器

FET-场效应晶體管多路複用器
FET-场效应晶體管多路複用器

一个模拟多路複用器,该操纵输入signals?到输出线中的一个的电路,示出在图中。在该电路中,每个JFET都用作单刀单掷开关。当控制信号(V v V 2和V 3)比V GS(0FF)更負時,所有輸入信號都被阻止。通過使任何控制電壓等于零,可以將其中一個輸入傳輸到輸出。例如,當V x爲零時,在輸出端獲得的信號將是正弦的。類似地,當V 2爲零時,在輸出處獲得的信號將是三角形並且當V 3時爲零,輸出信號爲方波1。通常,只有一個控制信號爲零。

7. 限流器

JFET-结型场效应晶體管限流器
JFET-结型场效应晶體管限流器

JFET限流電路如圖所示。因此,幾乎所有的電源電壓都出現在負載上。當負載電流試圖增加到過高水平時(可能是由于短路或任何其他原因),過大的負載電流迫使JFET進入有源區,在那裏它將電流限制在8mA。JFET現在充當電流源並防止過大的負載電流。

制造商可以将栅极连接到源极并将JFET封装为双端子器件。这就是恒流二極管的制造方法。这种二極管也称为电流调节二極管。

8.相移振蕩器



FET-场效应晶體管相移振荡器
FET-场效应晶體管相移振荡器

JFET可以提供放大動作以及反饋動作。因此,它可以很好地用作相移振蕩器。FET的高輸入阻抗在相移振蕩器中尤其有價值,以便最小化負載效應。采用N溝道JFET的典型相移振蕩器如圖所示。

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