一 基本信息

FET是Field effect transistor的缩写,称为场效应管。它是晶体管的一种,也被称为单极晶体管。另一种晶体管是我们常说的双极晶体管。它们的工作原理完全不同。

FET和BJT一样,都有三个极。如果比较,BJT的基极对应FET的栅极,发射极对应源极,集电极对应漏极。

万用表测场效应管(场效应管)(1)

BJT是由基极电流控制集电极与发射极之间的电流大小,称为电流控制器件。FET是由栅极电压控制漏极和源极之间的电流大小,称为电压控制器件。FET的栅极上没有电流流过(实际上只有极小的电流流过,比BJT基极电流小的多),因此可以认为id=is。

下边左图是FET构成的基本放大电路。右图是BJT构成的基本放大电路。电路架构是一致的,只是FET和BJT的更替。R5是负载。

万用表测场效应管(场效应管)(2)

二 FET基本放大电路分析

针对下图中的电路,进行一些信号仿真分析。Vin是峰峰值为1V,频率为1KHZ的正弦波。

万用表测场效应管(场效应管)(3)

放大增益:如下图,输入信号Va是峰峰值为2V、1KHZ的正弦波。经过放大电路后,输出信号Vb是峰峰值为5V的正弦波。放大增益Av=2.5。输入和输出之间的信号相位差为180°(波形反向)。

万用表测场效应管(场效应管)(4)

栅极偏压:如下图是a点和c点的电压波形。c点是栅极电压波形。它包含直流分量,是由V1、R1和R2分压组成。R1和R2分压后的直流电压理论计算值是1.764V,仿真测试值是1.777V。此电压也称为栅极偏压,将Vin的信号抬高1.764V。

万用表测场效应管(场效应管)(5)

漏极和源极之间的电压和电流

下图是FET的漏极电压\电流,和源极电压\电流的波形。它们的电压波形是反向的。漏极电压被放大了。

流过R3和R4的电流值一样,波形中I(R3)和I(R4)是完全重合的。这也是之前提到的id=is。即从FET漏极流出的电流都流过源极。

万用表测场效应管(场效应管)(6)

R3连接在电源V1和漏极之间,以电源V1为基准,当输入电压V2增加(栅极电压增加),漏极电流会增加,R3上的电压降变大,漏极的电压会减小。反之V2减小时,漏极的电压会增大。这解释了Vin和Vo的电压反向的原因。

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