场效应管在电路中如何控制电流大小_场效应管测量方法图解

屈育成 2018-04-03 45678

场效应管

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描述

　　场效应管的概念

　　场效应晶体管（FieldEffectTransistor缩写（FET））简称场效应管。主要有两种类型（junctionFET—JFET）和金属-氧化物半导体场效应管（metal-oxidesemiconductorFET，简称MOS-FET）。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

　　场效应管（FET）是利用控制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，并以此命名。

　　场效应管特点

　　（1）场效应管是电压控制器件，它通过VGS（栅源电压）来控制ID（漏极电流）；

　　（2）场效应管的控制输入端电流极小，因此它的输入电阻（10～10Ω）很大。

　　（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；

　　（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；

　　（5）场效应管的抗辐射能力强；

　　（6）由于它不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。

　　场效应管的参数

　　场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但普通运用时只需关注以下主要参数：饱和漏源电流IDSS夹断电压Up，（结型管和耗尽型绝缘栅管，或开启电压UT（加强型绝缘栅管）、跨导gm、漏源击穿电压BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源电流IDSM。

　　（1）饱和漏源电流

　　饱和漏源电流IDSS是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS＝0时的漏源电流。

　　（2）夹断电压

　　夹断电压UP是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。如同4-25所示为N沟道管的UGS一ID曲线，可明白看出IDSS和UP的意义。如图4-26所示为P沟道管的UGS-ID曲线。

　　（3）开启电压

　　开启电压UT是指加强型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。如图4-27所示为N沟道管的UGS-ID曲线，可明白看出UT的意义。如图4-28所示为P沟道管的UGS-ID曲线。

　　（4）跨导

　　跨导gm是表示栅源电压UGS对漏极电流ID的控制才能，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。9m是权衡场效应管放大才能的重要参数。

　　（5）漏源击穿电压

　　漏源击穿电压BUDS是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能接受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必需小于BUDS。

　　（6）最大耗散功率

　　最大耗散功率PDSM也是—项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。运用时场效应管实践功耗应小于PDSM并留有—定余量。

　　（7）最大漏源电流

　　最大漏源电流IDSM是另一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许经过的最大电流。场效应管的工作电流不应超越IDSM。

　　场效应管的作用

　　1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

　　2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

　　3、场效应管可以用作可变电阻。

　　4、场效应管可以方便地用作恒流源。

　　5、场效应管可以用作电子开关。

　　场效应管在电路中如何控制电流大小

　　MOS管是电压控制器件，也就是需要使用电压控制G脚来实现对管子电流的控制。

　　一般市面上最常见的是增强型N沟通MOS管，你可以用一个电压来控制G的电压，MOS管导通电压一般在2-4V，不过要完全控制，这个值要上升到10V左右。给你推荐一种方法。

　　基本方法：用一个控制电压（比较器同相输入端）和一个参考电压（比较器反相输入端），同时进入电压比较器（比较器电源接正12V和地，比如LM358当比较器），比较器的输出经过5.1K电阻上拉后接G脚，如果控制电压比参考电压高，则控制MOS管导通输出电流。

　　参考电压可以来自于采样电阻，也就是在NMOS的S极接一个大功率小电阻后接地，这个电阻做电流采样，当电流流过电阻后会形成电压，把它放大处理后做参考。

　　刚开始的时候，电流很小，所以控制电压比参考电压高很多，这时候G脚基本上都加了12V，可以使管子迅速导通，在很短时间后，当电流增大逐步达到某个值时，参考电压迅速上升，与控制电压接近并超过时，比较器就输出低电平（接近0V）使管子截止，电流减小。然后电流减少后，参考电压又下去，管子又导通，电流又增大。然后周而复始。

　　如果你用D/A输出代替控制电压，则可以获得对MOS管的精确控制，我们以前实现过输出范围10-2000mA，步进1mA，输出电流精度正负1mA的水平。