一、FET概述
FET(Field Effect Transistor),即场效应晶体管,亦称场效应管。与传统晶体管(属电流控制器件)不同,FET是一种电压控制器件,具备极高输入阻抗以及较大功率增益,且因电压控制特性,噪声水平较低。从发展历程来看,FET是基于三极管原理研发而成的新一代放大元件。一个标准的FET包含三个重要电极,分别是栅极、漏极以及源极。
二、FET工作原理
与晶体管(电流控制)的工作机制有所区别,FET作为电压控制器件,其特性与电子管相似。它具有高输入阻抗、大功率增益以及低噪声等诸多优势,正因如此,FET在众多电子电路,尤其是音响领域,得到了愈发广泛的应用。

在结构方面,场效应管是一种单极型晶体管,仅含有一个 P-N 结。处于零偏压状态时,场效应管呈现导通状态。若在其栅极(G)与源极(S)之间施加反向偏压,也就是栅极偏压,那么在反向电场的作用下,P-N 结的耗尽区将会变厚,进而导致沟道变窄,最终使得漏极电流减小。当反向偏压达到特定值时,耗尽区会将沟道完全“夹断”,此时场效应管进入截止状态。此时的反向偏压被称作夹断电压,用 Vpo 表示。它与栅极电压 Vgs 和漏源电压 Vds 之间存在近似关系:Vpo=Vps+|Vgs|,其中 |Vgs| 表示 Vgs 的绝对值。

在结构方面,场效应管是一种单极型晶体管,仅含有一个 P-N 结。处于零偏压状态时,场效应管呈现导通状态。若在其栅极(G)与源极(S)之间施加反向偏压,也就是栅极偏压,那么在反向电场的作用下,P-N 结的耗尽区将会变厚,进而导致沟道变窄,最终使得漏极电流减小。当反向偏压达到特定值时,耗尽区会将沟道完全“夹断”,此时场效应管进入截止状态。此时的反向偏压被称作夹断电压,用 Vpo 表示。它与栅极电压 Vgs 和漏源电压 Vds 之间存在近似关系:Vpo=Vps+|Vgs|,其中 |Vgs| 表示 Vgs 的绝对值。
三、FET结构特点
从结构上看,FET主要由几个关键部分构成。以 P 沟 FET 为例,其 P 型半导体部分与 N 型半导体部分的布局与常规 FET 相比是互换的。

与双极晶体管相比,双极晶体管的基极与发射极之间、基极与集电极之间分别存在两个 PN 结,这意味着其间存在二极管结构。而 JFET 的栅极与沟道(沟道指的是输出电路中漏极与源极之间流经的路径)之间则存在 PN 结,因此可以认为其中存在二极管(这也是 JFET 被称为结型场效应管的原因)。

与双极晶体管相比,双极晶体管的基极与发射极之间、基极与集电极之间分别存在两个 PN 结,这意味着其间存在二极管结构。而 JFET 的栅极与沟道(沟道指的是输出电路中漏极与源极之间流经的路径)之间则存在 PN 结,因此可以认为其中存在二极管(这也是 JFET 被称为结型场效应管的原因)。
四、FET分类方式
按照结构特征,FET主要分为两类,一类是结型场效应管(JFET:Junction FET),另一类是绝缘栅场效应管(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor FET)。

进一步而言,依据电学特性,MOSFET 还可以细分为耗尽型与增强型两种类型。此外,它们又能根据导电类型进一步划分为 N 沟型(与双极晶体管中的 NPN 型相对应)以及 P 沟型(与双极晶体管中的 PNP 型相对应)。不过,从实际的 FET 型号来看,很难直接从型号上辨别出 JFET 与 MOSFET、耗尽型与增强型的区别。通常来说,N 沟器件的型号多为 2SK×××(也存在双栅的 3SK×××),而 P 沟器件则一般为 2SJ×××,以此来区分 N 沟与 P 沟器件。

进一步而言,依据电学特性,MOSFET 还可以细分为耗尽型与增强型两种类型。此外,它们又能根据导电类型进一步划分为 N 沟型(与双极晶体管中的 NPN 型相对应)以及 P 沟型(与双极晶体管中的 PNP 型相对应)。不过,从实际的 FET 型号来看,很难直接从型号上辨别出 JFET 与 MOSFET、耗尽型与增强型的区别。通常来说,N 沟器件的型号多为 2SK×××(也存在双栅的 3SK×××),而 P 沟器件则一般为 2SJ×××,以此来区分 N 沟与 P 沟器件。
五、极性判断方法
结型场效应管的判别 :将万用表调至 R×1k 挡位,用黑表笔接触假设为栅极 G 的管脚,然后使用红表笔分别接触另外两个管脚。若测得的阻值相对较小(大约在 5 到 10 欧之间),随后交换红、黑表笔再次进行测量,若此时阻值均较大,则可判定该管为 N 沟道管,且黑表笔接触的管脚即为栅极 G,这说明之前的假设是正确的。采用类似的方法,也可以判别出 P 沟道的结型场效应管。
金属氧化物场效应管的判别 :
栅极 G 的判定 :选用万用表的 R×100 挡位,测量功率场效应管任意两个引脚之间的正、反向电阻值。在某一次测量过程中,若发现两引脚之间的电阻值为数百欧姆,那么这两个引脚所对应的分别是 D 极与 S 极,而未接入表笔的那个引脚则为 G 极。
漏极 D、源极 S 及类型判定 :利用万用表的 R×1k 挡位,测量 D 极与 S 极之间的正、反向电阻值。其中,正向电阻值大约为 0.2×10kΩ,反向电阻值则在(5—∞)×10kΩ 的范围内。在测量反向电阻时,保持红表笔所接引脚不变,将黑表笔从所接引脚移开,与 G 极短暂触碰后,再重新接回原引脚。此时会出现两种情况:若万用表读数从原本的较大阻值变为零,则说明红表笔所接的是 S 极,黑表笔所接的是 D 极,并且使用黑表笔触发 G 极有效(能够使功率场效应管 D 极与 S 极之间的正、反向电阻值都变为 0Ω),由此可判断该场效应管为 N 沟道型;反之,若万用表读数仍保持较大值不变,则将黑表笔继续留在原引脚,改用红表笔去触碰 G 极,随后红表笔再接回原引脚。如果此时万用表读数从原来的较大阻值变为 0,则表明黑表笔所接的是 S 极,红表笔所接的是 D 极,并且使用红表笔触发 G 极有效,那么该场效应管则为 P 沟道型。
六、FET的应用领域
信号放大 :场效应管通过栅极电压来控制源漏极电流,从而实现对电信号的有效放大。凭借其高输入阻抗(介于 10^9 Ω 至 10^12 Ω 之间)以及低噪声的特性,场效应管特别适用于高频放大器的设计与应用,例如在射频、音频电路以及低噪声前置放大电路中都能发挥重要作用。
电子开关应用 :在数字电路以及电源管理领域,场效应管能够迅速切换导通状态,进而实现高效、可靠的开关功能。比如在电机驱动电路中,可以通过 MOSFET 来实现对大功率负载的精准控制;在逻辑门电路里,可用于构建诸如与非门(NAND)、或门(OR)等基础的数字逻辑系统。
电压控制与阻抗匹配 :通过合理调节栅极电压,可以精确地控制漏极电流。基于这一特性,场效应管被广泛应用于电源稳压器、电压调节器等模拟电路中;同时,它还可以作为缓冲器使用,连接高阻抗信号源与低阻抗负载,从而有效改善高频信号的传输质量,确保信号的稳定与完整。
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