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如何正确使用场效应管?从选型偏置到散热防护的必修课

发布时间:2026-02-26 来源:佑风微电子 责任编辑:lily

【导读】场效应晶体管(FET)凭借其独特的电压控制机制和优异的物理特性,在从微小信号放大到大规模集成电路集成的广阔领域中有着重要地位。与传统的电流控制型双极性晶体管不同,场效应管利用多数载流子导电,不仅具备极高的输入阻抗和对称的源漏结构,更展现出卓越的温度稳定性和低功耗优势。本文将深入剖析场效应管按结构、沟道材料及导电方式的精细分类,并重点阐述在实际工程应用中,为确保器件安全可靠运行所必须遵循的静电防护、偏置规范及散热设计等关键注意事项,旨在为电子电路的设计与维护提供坚实的理论依据与实践指导。


1、场效应管的分类

按结构场效应管分为:结型场效应(简称JFET)、绝缘栅场效应(简称MOSFET)两大类。


按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种。


按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。


场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。


2、场效应管与双极性晶体管的比较

(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。


(2)场效应管是利用多数载流子导电,而晶体管是既利用多数载流子,也利用少数载流子导电,由于少数载流子的浓度对温度、辐射等外界条件很敏感,因此,对于环境变化较大的场合,采用场效应管比较合适。


(3)场效应管的源极和漏极是对称的,可以互换使用,耗尽型MOS管的栅——源电压可正可负,因此灵活性比晶体管好。


(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。


(5)场效应管除了和晶体管一样可作为放大器件及可控开关外,还可作压控可变线性电阻使用。


(6)晶体管导通电阻大,场效应管导通电阻小,只有几百mΩ,使用场效应管做电子开关的效率比晶体管高。


3、场效应管使用的注意事项

(1)为了安全地使用场效应管,在线路的设计中不能超过管子的耗散功率。最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值。


(2)各类型场效应管在使用时,都要严格按要求的偏置接入电路中,要遵守场效应管偏置的极性。如结型场效应管栅源漏之间是PN结。N沟道管栅极不能加正偏压,P沟道管栅极不能加负偏压等等。


(3)MOS场效应管由于输入阻抗极高,所以,在运输、贮藏中必须将引出脚短路。要用金属屏蔽包装,以防止外来感应电势将栅极击穿。尤其要注意,不能将MOS场效应管放入塑料盒子内,保存时最好放在金属盒内同时也要注意管子的防潮。


(4)为了防止场效应管栅极感应击穿,要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都必须有良好的接地,管脚在焊接时,先焊源极;在连入电路之前。管的全部引线端保持互相短接的状态,焊接完后才把短接材科去掉,从元器件架上取下管子时,应以适当的方式确保人体接地如采用接地环等;当然,如果能采用先进的气热型电烙铁焊接场效应管是比较方便的,并且可确保安全在未关断电源时,绝对不可以把管插入电路或从电路中拔出。以上的安全措施在使用场效应管时必须注意。


(5)在安装场效应管时。注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件;为了防止管件震动,有必要将管壳体紧固起来。


(6)对于功率型场效应管,要有良好的散热条件。因为功率型场效应管在高负荷条件下运用。必须设计足够的散热器,确保壳体温度不超过其额定值。使器件长期、稳定、可靠地工作。


总结

场效应管以其电压控制的灵活性、低导通电阻的高效率以及对环境变化的高鲁棒性,确立了其在现代电子工业中优于传统晶体管的地位,尤其是在大规模集成电路和高精度模拟电路中已成为首选器件。然而,其高输入阻抗的特性也是一把“双刃剑”,使得栅极极易受到静电感应和过压击穿的威胁。


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