場效應(yīng)管可變電阻區(qū)

可變電阻與普通電阻在外形上有很大的區(qū)別，它具有下列一些特征，根據(jù)這些特征可以在線路板中識別可變電阻: (1)可變電阻的體積比一般電阻的體積大些，同時電路中可變電阻較少，在線路板中能方便地找到它。 (2)可變電阻共有三根引腳，這三根引腳有區(qū)別，一根為動片引腳，另兩根是定片引腳，一般兩個定片引腳之間可以互換使用，而定片與動片引腳之間不能互換使用。 (3)可變電阻上有一個調(diào)整口，用一字螺絲刀伸入此調(diào)整口中，轉(zhuǎn)動螺絲刀可以改變動片的位置，進行阻值的調(diào)整。 (4)在可變電阻上可以看出它的標稱阻值，這一標稱阻值是指兩個定片引腳之間的阻值，也是某一個定片引腳與動片引腳之間的最大阻值。 (5)立式可變電阻主要使用于小信號電路中，它的三根引腳垂直向下，垂直安裝在線路板上，阻值調(diào)節(jié)口在水平方向。 (6)臥式可變電阻也使用于小信號電路中，它的三根引腳與電阻平面成90°，垂直向下，平臥地安裝在線路板上，阻值調(diào)節(jié)口朝上。 (7)小型塑料外殼的可變電阻體積更小，呈圓形結(jié)構(gòu)，它的三根引腳向下，阻值調(diào)節(jié)口朝上。 (8)用于功率較大場合下的可變電阻(線繞式結(jié)構(gòu))，體積很大，動片可以左右滑動，進行阻值調(diào)節(jié)。

1.場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。

2.場效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

3.場效應(yīng)管可以用作可變電阻。

4.場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

5.場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。

（1）場效應(yīng)管是電壓控制器件，它通過VGS(柵源電壓)來控制ID（漏極電流）；

（2）場效應(yīng)管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很大。

（3）它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好；

（4）它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)；

（5）場效應(yīng)管的抗輻射能力強；

（6）由于不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。

(Field Effect Transistor簡稱FET )是利用電場效應(yīng)來控制半導(dǎo)體中電流的一種半導(dǎo)體器件，故因此而得名。場效應(yīng)管是一種電壓控制器件，只依靠一種載流子參與導(dǎo)電，故又稱為單極型晶體管。與雙極型晶體三極管相比，它具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強、功耗小、制造工藝簡單和便于集成化等優(yōu)點。

場效應(yīng)管有兩大類，結(jié)型場效應(yīng)管JFET和絕緣柵型場效應(yīng)管IGFET，后者性能更為優(yōu)越，發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。圖Z0121 為場效應(yīng)管的類型及圖形、符號。

一、結(jié)構(gòu)與分類

圖 Z0122為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)示意圖和它的圖形、符號。它是在同一塊N型硅片的兩側(cè)分別制作摻雜濃度較高的P型區(qū)(用P 表示)，形成兩個對稱的PN結(jié)，將兩個P區(qū)的引出線連在一起作為一個電極，稱為柵極(g)，在N型硅片兩端各引出一個電極，分別稱為源極(s)和漏極(d)。在形成PN結(jié)過程中，由于P 區(qū)是重摻雜區(qū)，所以N一區(qū)側(cè)的空間電荷層寬度遠大

二、工作原理

N溝道和P溝道結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理完全相同，只是偏置電壓的極性和載流子的類型不同而已。下面以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例來分析其工作原理。電路如圖Z0123所示。由于柵源間加反向電壓，所以兩側(cè)PN結(jié)均處于反向偏置，柵源電流幾乎為零。漏源之間加正向電壓使N型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子-電子由源極出發(fā)，經(jīng)過溝道到達漏極形成漏極電流ID。

1.柵源電壓UGS對導(dǎo)電溝道的影響(設(shè)UDS=0)

在圖Z0123所示電路中，UGS <0，兩個PN結(jié)處于反向偏置，耗盡層有一定寬度，ID=0。若|UGS| 增大，耗盡層變寬，溝道被壓縮，截面積減小，溝道電阻增大;若|UGS| 減小，耗盡層變窄，溝道變寬，電阻減小。這表明UGS控制著漏源之間的導(dǎo)電溝道。當UGS負值增加到某一數(shù)值VP時，兩邊耗盡層合攏，整個溝道被耗盡層完全夾斷。(VP稱為夾斷電壓)此時，漏源之間的電阻趨于無窮大。管子處于截止狀態(tài)，ID=0。

2.漏源電壓UGS對漏極電流ID的影響(設(shè)UGS=0)

當UGS=0時，顯然ID=0;當UDS>0且尚小對，P N結(jié)因加反向電壓，使耗盡層具有一定寬度，但寬度上下不均勻，這是由于漏源之間的導(dǎo)電溝道具有一定電阻，因而漏源電壓UDS沿溝道遞降，造成漏端電位高于源端電位，使近漏端PN結(jié)上的反向偏壓大于近源端，因而近漏端耗盡層寬度大于近源端。顯然，在UDS較小時，溝道呈現(xiàn)一定電阻，ID隨UDS成線性規(guī)律變化(如圖Z0124曲線OA段);若UGS再繼續(xù)增大，耗盡層也隨之增寬，導(dǎo)電溝道相應(yīng)變窄，尤其是近漏端更加明顯。

由于溝道電阻的增大，ID增長變慢了(如圖曲線AB段)，當UDS增大到等于|VP|時，溝道在近漏端首先發(fā)生耗盡層相碰的現(xiàn)象。這種狀態(tài)稱為預(yù)夾斷。這時管子并不截止，因為漏源兩極間的場強已足夠大，完全可以把向漏極漂移的全部電子吸引過去形成漏極飽和電流IDSS (這種情況如曲線B點):當UDS>|VP|再增加時，耗盡層從近漏端開始沿溝道加長它的接觸部分，形成夾斷區(qū) 。

由于耗盡層的電阻比溝道電阻大得多，所以比|VP|大的那部分電壓基本上降在夾斷區(qū)上，使夾斷區(qū)形成很強的電場，它完全可以把溝道中向漏極漂移的電子拉向漏極，形成漏極電流。因為未被夾斷的溝道上的電壓基本保持不變，于是向漏極方向漂移的電子也基本保持不變，管子呈恒流特性(如曲線BC段)。但是，如果再增加UDS達到BUDS時(BUDS稱為擊穿電壓)進入夾斷區(qū)的電子將被強電場加速而獲得很大的動能，這些電子和夾斷區(qū)內(nèi)的原子碰撞發(fā)生鏈鎖反應(yīng)，產(chǎn)生大量的新生載流予，使ID急劇增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象(如曲線CD段)。

由此可見，結(jié)型場效應(yīng)管的漏極電流ID受UGS和UDS的雙重控制。這種電壓的控制作用，是場效應(yīng)管具有放大作用的基礎(chǔ)。

三、特性曲線

1.輸出特性曲線

輸出特性曲線是柵源電壓UGS取不同定值時，漏極電流ID 隨漏源電壓UDS 變化的一簇關(guān) 系曲線，如圖Z0124所示。由圖可知，各條曲線有共同的變化規(guī)律。UGS越負，曲線越向下移動)這是因為對于相同的UDS，UGS越負，耗盡層越寬，導(dǎo)電溝道越窄，ID越小。

由圖還可看出，輸出特性可分為三個區(qū)域即可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。

◆可變電阻區(qū):預(yù)夾斷以前的區(qū)域。其特點是，當0<UDS<|VP|時，ID幾乎與UDS呈線性關(guān)系增長，UGS愈負，曲線上升斜率愈小。在此區(qū)域內(nèi)，場效應(yīng)管等效為一個受UGS控制的可變電阻。

◆恒流區(qū):圖中兩條虛線之間的部分。其特點是，當UDS>|VP|時，ID幾乎不隨UDS變化，保持某一恒定值。ID的大小只受UGS的控制，兩者變量之間近乎成線性關(guān)系，所以該區(qū)域又稱線性放大區(qū)。

◆擊穿區(qū):右側(cè)虛線以右之區(qū)域。此區(qū)域內(nèi)UDS>BUDS，管子被擊穿，ID隨UDS的增加而急劇增加。

2.轉(zhuǎn)移特性曲線

當UDS一定時，ID與UGS之間的關(guān)系曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線。實驗表明，當UDS>|VP|后，即恒流區(qū)內(nèi)，ID 受UDS影響甚小，所以轉(zhuǎn)移特性通常只畫一條。在工程計算中，與恒流區(qū)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性可以近似地用下式表示:I d=Idss(1-Ugs/Vp)(1-Ugs/Vp)

式GS0127中VP≤UGS≤0，IDSS是UGS=0時的漏極飽和電流。

圖為輸出特性曲線

N溝道MOS場效管的轉(zhuǎn)移特性曲線

N溝道MOS場效應(yīng)管的輸出特性曲線