FET作为开关工作

在本教程中,我们将学习现场效果晶体管或FET,其工作区域,操作区域,并将FET作为开关的工作。我们会看到JFET和MOSFET如何在交换应用中使用。

介绍

各种优点,如高输入阻抗,简单的制造,简单操作等。使得场效应晶体管(FET)普遍存在不同的应用中,特别是在集成电路系统中。

FET是2n生成晶体管在BJT后。这些可以用作示波器,测试和测量仪器,电子电压表等的放大器。

让我们详细介绍FET作为交换机的工作。但在此之前,我们必须先看看FET的基础及其操作。

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FET及其操作区域

场效应晶体管是单极设备,其中电流仅由多数载波(通过锄头或电子)承载。FET是一种电压控制装置,其意味着通过控制栅极和源之间的电压,输出电流变化。

让我们考虑n个通道JFET以了解操作区域。JFET的操作或特性分为三个不同的区域,即欧姆,饱和和截止区域。施加到漏极的电压被称为vDS.(有些时候也称为vDD.)和门的电压被称为vGS.或五GG.

N沟道JFET电路
n沟道JFET
FET的运行方式
FET的运行方式

欧姆地区(vDS.> 0和vDS.P.)

在该区域通道耗尽层中非常小,并且FET充当可变电阻器。

在这方面,vDS.值大于零且小于vP.所以频道没有捏住和当前的iD.增加。当我们增加栅极源电压V时GS.,通道电导下降,电阻增加。因此,耗尽区将更多地蔓延,使得狭窄的通道。信道电阻通常从100欧姆变为10K欧姆,显然控制电压。因此,晶体管在该区域中充当电压控制电阻。

饱和区域(vDS.> V.GS.- V.P.

该区域从V的点开始DS.大于vGS.减去V.P.,这里V.P.是夹紧电压。在这个区域中,排水电流iD.完全取决于vGS.而不是v的函数DS.。FET在该区域中操作以放大信号以及切换操作。从图中观察到vGS.为零,最大电流iD.流动。当我们改变v时GS.更负,然后,排水电流落下。在v的特定值GS.漏极电流不断流过设备。因此,该区域也称为恒定电流区域。

截止地区(vGS.P.)

这是漏极电流i的区域D.为零,设备关闭。在此,栅极源电压VGS.低于夹紧电压VP.。这意味着v的值GS.比v更负P.。因此,通道关闭并且不允许任何电流流过设备。

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FET作为开关(JFET)

从上面的讨论中,很明显,通过在两个区域中操作它,FET可以用作开关,它们是截止和饱和区域。当V.GS.FET在饱和区域中运行零,并且最大电流流过它。因此,它就像一个完全打开条件。类似地,当施加的VGS比夹切断电压更负,FET在截止区域中操作并且不允许任何电流流过设备。因此FET完全脱离条件。FET可以用作不同配置的开关,其中一些如下所示。

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FET用作分流开关

让我们看看下面的图,其中FET与负载并联连接,它类似于模拟开关。

  • 当施加的VGS为零时,通过在饱和区域中操作,FET接通,其电阻非常小为近100欧姆。穿过FET的输出电压为V.出去= V.* {R.DS./(r.D.+ R.DS(开)}。由于电阻rD.非常大,输出电压大致被认为为零。
  • 当我们应用等于栅极处的夹切屑电压的负电压时,FET在截止区域中操作,用作高电阻器件,并且输出电压等于输入电压。
FET作为平行开关电路
FET作为平行开关电路

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FET用作系列开关

下图显示了FET开关电路的另一种配置。在该电路中,FET充当系列开关。如果控制电压为负,则当控制电压为零和打开开关时,它充当闭合开关。当FET打开时,输入信号将出现在输出端,并且当其关闭输出时为零。

FET作为系列开关电路
FET作为系列开关电路

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作为开关的N沟道JFET的示例

下图展示了如何使用用于切换LED的N沟道JFET。LED通过电阻连接在电源和源极端子之间。这里的电阻用于限制通过LED的电流。晶体管的栅极端子连接到负电源。

  • 从上面的讨论,栅极端子上的零电压使电流流过LED,因为FET处于饱和模式。因此,LED变成了。
  • 在栅极端子(约3-4伏)上具有足够的负电压,JFET驱动到截止模式,使LED变为关闭。
N沟道JFET转换LED电路
N沟道JFET转换LED电路

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P沟道JFET作为开关

到目前为止我们已经讨论了N个通道JFET作为交换机。另一种类型的JFET是P通道JFET,并且该FET的操作也类似于n型,但是仅差值是栅极端子处的正电压。

  • 当栅极源电压为零时,FET在饱和区域中操作,使得FET接通,又导致电流从排水流到源。
  • 并且栅极和源之间的正电压和源导致通过FET切断电流。因此FET处于开路状态。
P通道JFET作为开关电路
P通道JFET作为开关电路

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P沟道JFET作为开关的示例

类似于N沟道JFET驱动LED,下面给出了P沟道JFET开关LED电路。两个电路之间的差值是栅极终端处的供电源。

  • 对于栅极终端处的零电压的两个电路,打开条件保持不变,导致LED在FET处于活动状态时发光。
  • 为了将FET切换到截止,足够的正电压(在这种情况下为约3至4伏)停止电流通过电路。因此LED关闭。我们还可以使用FET来转动继电器电路,电机驱动器和其他电子控制电路。
P频道JFET转换LED
P频道JFET转换LED

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MOSFET作为开关

另一种类型的FET是MOSFET,其也是电压控制装置。v的水平GS.在其中漏极电流将增加或开始流动称为阈值电压VT.。因此,如果我们增加vGS.,漏极电流也增加。如果我们增加vGS.通过保持vDS.恒定,漏极电流将达到饱和水平,如JFET的情况。

MOSFET在v时在截止模式下运行GS.低于阈值水平。因此,在此模式下没有漏极电流流动。因此,作为开关

为了更好地理解,考虑下面的图,其中N沟道增强型MOSFET在门终端处切换不同电压。

  • 在下图中,MOSFET门端子连接到V.DD.,使栅极终端施加的电压最大。这使得沟道电阻变得如此小并且允许最大漏电流流动。这被称为饱和模式,并且在此模式下,MOSFET将MOSFET完全导通,作为闭合开关。对于P沟道增强MOSFET,对于接通,栅极电位相对于源极限必须更负。
  • 在截止区,vGS.施加小于阈值电压电平,因此漏极电流为零。因此,MOSFET处于OFF模式,就像打开的开关一样,如图所示。
MOSFET作为开关电路
MOSFET作为开关电路

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MOSFET作为开关的示例

让我们考虑驱动LED的MOSFET电路,如图所示。这里使用N沟道增强MOSFET与简单开关切换LED。

  • 当开关处于打开状态时,导致栅极的零电压相对于地或源极。因此MOSFET仍然关闭,LED不会发光。
  • 当按下开关以使其关闭时,在栅极端子处施加适当的正电压(在这种情况下为5V)。因此,MOSFET打开,LED将开始发光。
  • 在这里,它是一种简单的电阻负载,但是如果有任何电感负载,则继电器我们必须在负载中使用续流二极管以保护MOSFET抵抗感应电压。
MOSFET转换LED
MOSFET转换LED

由于其优点,大多数电路都使用MOSFET作为交换机与JFET相比。我们还可以使用切换电路(以特定的开关频率操作负载),了解JFET和MOSFET,用于基于负载要求获取PWM信号。

我们希望提供的整体信息可能使您能够了解如何使用具有切换条件和必要数据的FET来切换负载。您还可以在下面的评论部分中为此概念提供任何疑问或技术帮助。

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