场效应管的用途非常广泛,现在一些大规模集成电路中都是采用的mos管,即场效应管,基本功能和bjt三极管一样都是开关和放大,bjt三极管可以使用的地方,基本上它都能用,并且在有些地方表现要比三极管更加出色。
场效应管放大作用
场效应管和bjt三极管虽同为半导体放大器件,却比三极管有很多优点,比如输入电阻很高,对信号源几乎不取电流,这很有利于输入信号的稳定,是作为输入级放大的理想器件,并且还有噪声低,温度稳定性好等优点,常常用于音频放大电路的前置放大器,但由于它是一种电压控制电流器件,由栅源之间的电压控制漏极电流,放大系数低频跨导一般不大,所以放大能力较差。
场效应管的开关作用
场效应管作为电子开关使用时,由于只靠多子导电,不存在如bjt三极管因基极电流引起的电荷储存效应,所以mos管的开关速度要比三极管快,作为开关管经常用于高频大电流场合,比如开关电源中用到的mos管就是工作在高频大电流状态。
场效应管开关和bjt三极管开关相比可以在很小的电压和电流下工作,更容易集成在硅片上,所以在大规模集成电路中有很广泛的应用。
场效应管的主要作用是放大、恒流、阻抗变换、可变电阻和电子开关等。
(1)放大
场效应管具有放大作用。如图4-29所示为mos场效应管放大器,输入信号ui经ci耦合至场效应管vt的栅极,与原来的栅极负偏压相叠加,使其漏极电流i1,相应变化,并在负载电阻rd上产生压降,经c2隔离直流后输山,在输出端即得到放大了的信号电压uo。in与ui同相,uo与ui反相。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)恒流
场效应管可以方便地构成恒流源,电路如图4-30所示。恒流原理足如果通过场效应管的漏极电流id因故增大,源极电阻rs上形成的负栅压也随之增大,迫使id回落,反之亦然,使id保持恒定。恒定电流il,式中up为场效应管夹断电压。
(3)阻抗变换
场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。如图4-31所示为场效应管源极输出器,电路结构与晶体三极管射极跟随器类似,但由于场效应管是电压控制型器件,输入阻抗极高,因此场效应管源极输出器具有更高的输入阻抗zi和较低的输出阻抗zo,常用于多级放大器的高阻抗输入级作阻抗变换。
(4)可变电阻
场效应管可以用作可变电阻。如图4-32所示为自动电平控制电路,当输入信号ui增大导致u。增大时,由uo经二极管vd负向整流后形成的栅极偏压一ug的绝对值也增大,使场效应管vt的等效电阻增大,ri与其的分压比减小,使进入放大器的信号电压减小,最终使uo保持基本不变。
(5)电子开关
场效应管可以崩作电子开关。如图433所示为直流信号调制电路,场效应管vt1、vt2工作于开关状态,其栅极分别接人频率相同、相位相反的方波电压。当vt1导通vt2截止时,ui向c充电;当vt1截止vt2导通时,c放电;其输出uo。便是与输入直流电压ui相关的交变电压。
使用场效应管时有哪些注意事项?
场效应管较三极管娇弱,使用不当很容易损坏,因此使用时应特别注意以下事项。
①应根据不同的使用场合选用适当型号的场效应管。常用场效应管的主要用途见表3-8。
②场效应管,尤其是绝缘栅场效应管,输人阻抗非常高,不用时应将各电极短接,以免栅极感应电荷而损坏管子。
③结型场效应管的栅源电压不能接反,但可在开路状态下保存。
④为了保持场效应管的高输入阻抗,管子应注意防潮,使用环境应干燥。
⑤带电物体(如电烙铁、测试仪表)与场效应管接触时,均需接地,以免损坏管子。特别是焊接绝缘栅场效应管时,还要按源极—栅极的先后次序焊接,最好断电后再焊接。电烙铁功率以15~30w为宜,一次焊接时间不应超过10s。
⑥绝缘栅场效应管切不可用万用表测试,只能用测试仪测试,而且要在接入测试仪后,才能去掉各电极短路接线。取下时,则应先短路各电极后再取下,要避免栅极悬空。
⑦使用带有衬底引线的场效应管时,其衬底引线应正确连接。
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