场效应管（FET）简介​​

场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种利用 电场效应 来控制电流流动的半导体器件，属于 电压控制型 晶体管。

1. 基本概念

• 工作原理：通过栅极（G）电压形成的电场，控制源极（S）到漏极（D）的导电沟道，实现电流调节。
• 核心特点：
  • 电压控制：栅极几乎不取电流，驱动功率极小。
  • 单极导电：仅依赖电子（N沟道）或空穴（P沟道）导电。

2. 主要有三种类型

3. 关键参数

• 阈值电压（(V_{th})）：开启沟道所需的最小栅极电压。
• 导通电阻（(R_{DS(on)})）：决定导通损耗，越小效率越高。
• 跨导（(g_m)）：栅极电压对漏极电流的控制能力。
• 开关速度：由栅极电容和沟道长度决定。

4. 与三极管（BJT）的对比

5. 典型应用

• 功率电子：MOSFET 用于 DC-DC 转换器、逆变器。
• 数字电路：CMOS 技术（由 NMOS 和 PMOS 组成）是现代芯片的基础。
• 射频放大：GaN HEMT 用于毫米波通信。
• 传感器接口：JFET 用于高阻抗信号放大（如心电图仪）。

6. 使用注意事项

静电防护：栅极绝缘层易被静电击穿，操作时需防静电措施。
热管理：大电流工作时需考虑散热（如加散热片）。
驱动电压：确保栅极电压超过 $V_{th}$ 但不超过最大耐压（如 ±20V）。

7. 选型示例

电源开关：IRF3205（55V/110A，低 $R_{DS(on)}$)。
信号放大：2N7000（小功率 MOSFET）。
高频应用：CGH40010F（GaN HEMT，10GHz 以上）。

区别

三极管（BJT，双极型晶体管）和场效应管（FET，场效应晶体管）是两种核心的半导体器件，它们在结构、工作原理和应用场景上有显著差异。以下是它们的详细对比：

1. 基本结构与工作原理

2. 工作特性对比

3. 典型应用场景

4. 关键差异总结

• 控制信号：

  • BJT 依赖电流驱动，FET 依赖电压驱动。
  • FET 的栅极几乎不消耗电流，适合电池供电设备。

• 效率：
  FET 的导通电阻$R_{DS(on)}$ 更低，开关损耗小，适合高频应用。

• 噪声：

  • FET 噪声系数更低，适合射频（RF）电路。

5. 选型建议

• 选三极管：
  需要高增益$\beta$ 值或低成本模拟放大。

  • 例如：音频放大器中的 2N3904（NPN）。

• 选场效应管：

  • 需要高速开关或低功耗设计。
  • 例如：电源开关中的 IRF540N（MOSFET）。

6. 电路示例

• 三极管放大电路：

  Vcc → Rc → C（集电极）  
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            B（基极，通过电阻Rb控制）  
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           E → GND  

• 场效应管开关电路：

  Vdd → Rd → D（漏极）  
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            G（栅极，电压控制）  
            |  
           S → GND