深入理解场效应管(JFET-MOSFET-VMOSFET)

深入理解场效应管(JFET-MOSFET-VMOSFET)

谈过三极管，现在又谈场效应管，那么场效应管具备什么特质，让我们大费笔墨、喋喋不休？或者这样问，究竟场效应管比三极管好在哪里，才让它在三极管的晶体世界里自成一国？

首先要强调的是输入阻抗这个概念。场效应管在工作状态时的输入阻抗约为无穷大，严格说来是很大。那么这个有什么用吗？至少有两点可以随手拿来：第一、功耗低。不难理解，如此大的输入阻抗必定让回路里的电流很小，功耗自然低；第二、对前级输出的影响降至最低，如果是信号源的话，那么对信号源的影响很小，相当于变相的提高了前级输出的带负载能力。

但是不全是在输入阻抗方面表现出了和三极管不一样的特质，先来分析一下场效应管（FET）的工作原理。可是FET中有结型场效应管JFET和绝缘栅型场效应管（insulated gate field effect transistor ，IGFET,因为在工艺上栅极一般是有金属铝构成，因此又称metal oxide semiconductor，MOS，金属氧化物半导体）。所以本文中暂且先讨论JFET的工作机理。

但是我们关于那些近乎半导体物理学的概念可以暂时放一放，那不是我们的重点，我们没有必要绞尽脑汁的听这些稀奇古怪的概念的胡诌或者玄乎。为了代替这部分，假设JFET就如同你手中的矿泉水瓶，瓶盖处是漏极Drain、瓶底处是源极Source、而栅极Gate就是贴商标的地方或者你喝水时手握的地方。现在要郑重其事的说名JFET的工作方法了：通过栅源电压Ugs来控制漏源回路中的电流Id的大小。换句话说，JFET的工作本质就是通过手和瓶底之间的电压来控制瓶口的电流大小，这和人喝水时的场景多么的像啊。

问题是怎么控制？个中情景比较复杂，大致是通过手和瓶底之间的电压以及瓶盖和瓶底之间的电压来控制JFET的导电沟道的宽度，这个导电沟道，把它想象成瓶子中自瓶底到瓶盖的一条电流通路，它受以上两种电压的影响和控制。

JFET有N沟道和P沟道两种，以N沟道来描述一下：

先来描述一下上图：N沟道的JFET的栅源之间有直流反向（注意是反向）偏置电压Eg和交流小信号电压Us，在漏源之间有漏极电阻Rd和直流电源Ed（电源是一定的，能量守恒咱们得遵守）。信号变化时，Ugs改变、Id相应改变，Rd两端电压成比例改变、当Eg、Ed、Rd取值合适时，它就活灵活现的再现了BJT信号放大的功能。经过这么一番描述，可以看出FET是电压控制型器件，正常放大时，GS之间始终处于反向偏置状态，这也是FET具有与众不同的大输入阻抗的原因，因此结中只有很小的反向电流，这个电阻可以估算为100兆欧到十万兆欧。

P沟道的原理一样，仅仅在使用时要求电源极性与上面的相反，以及偏置的极性（ds之间）也相反。

那我们再具体看看栅源电压和漏源电压对Id的控制作用吧！