FET作为开关工作

在本教程中，我们将学习场效应晶体管或FET，它的工作，工作区域，并看到FET作为开关的工作。我们将看到如何JFET和MOSFET都可以用于开关应用。

介绍

场效应晶体管(fet)具有输入阻抗高、制作简单、操作简单等多种优点，在各种应用中得到了广泛的应用，特别是在集成电路系统中。

fet是2ⁿbjt之后的新一代晶体管。这些可以作为放大器在示波器，测试和测量仪器，电子伏特计等，也用于开关动作。

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及其工作区域

场效应晶体管是一种单极器件，其电流仅由多数载流子(不论是载流子还是电子)携带。FET是一个电压控制装置，这意味着，通过控制栅极和源之间的电压，输出电流得到变化。

让我们考虑N通道JFET来理解操作区域。JFET的工作或特性分为三个不同的区域，即欧姆区、饱和区和截止区。加在漏极上的电压称为V_DS(有时也称为V_DD）和门的电压被称为v_GS或V_GG．

欧姆地区(V_DS>和V_DS< V_P）

在该区域通道耗尽层中非常小，并且FET充当可变电阻器。

在这里，V_DS值大于零且小于v_P这样通道和电流I就不会被夹住_D增加。当我们增加栅极源电压V_GS时，通道电导下降，电阻增大。因此，耗竭区域会扩展得更广，形成狭窄的河道。通道电阻一般从100欧姆变化到10K欧姆，并明显控制电压。因此，晶体管在这个区域充当压控电阻。

饱和区域(V_DS> V_GS- V._P）

这个区域从点V开始_DS大于V_GS减去V._P,这里V_P是夹断电压。在该区域，漏极电流I_D完全取决于V_GS而不是v的函数_DS．FET在这个区域工作，以放大信号以及开关操作。从图中可以看出，当V_GS为零，最大电流i_D流。当我们改变V_GS负极越大，漏极电流就会下降。在V的特定值处_GS漏极电流不断地流过该装置。因此，这个区域也称为恒流区域。

截止地区（v_GS< V_P）

这是漏极电流I的区域_D为零，设备处于OFF状态。在此栅极源电压V_GS小于夹断电压V_P．这意味着v的值_GS比V更负_P．因此，该通道关闭，不允许任何电流流过该设备。

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FET作为开关(JFET)

从上面的讨论，很明显，FET可以作为一个开关，通过操作它在两个区域，他们是截止和饱和区域。当V_GS是零，FET工作在饱和区域和最大电流流过它。因此，它就像一个完全打开的ON条件。类似地，当VGS施加的电压大于夹阻电压时，FET工作在截止区，不允许任何电流流过器件。因此FET处于完全关闭状态。FET可以作为开关在不同的配置，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VGS为零时，FET在饱和区工作，其电阻很小，接近100欧姆。FET的输出电压为V_出= V_在* {R_DS/ (R_D+ R_DS(上))}。因为电阻R_D非常大时，输出电压近似为零。
• 当施加的负电压等于栅极的夹断电压时，FET在截止区工作，作为一个高阻器件，输出电压等于输入电压。

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FET用作系列开关

下图是FET开关电路的另一种配置。在这个电路中，FET充当一个串联开关。如果控制电压为零，它充当闭合开关，如果控制电压为负，它充当开路开关。当FET是ON，输入信号将出现在输出，当它是OFF输出为零。

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作为开关的N沟道JFET的示例

下图演示了n通道JFET如何用于切换LED。LED通过电阻连接在电源和电源端子之间。这里的电阻器用来限制通过LED的电流。连接到负电源的晶体管的栅极端。

• 从上面的讨论来看，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变为ON。
• 在栅极端子上有足够的负电压(约3-4伏)，JFET驱动进入截止模式，因此LED成为关闭。

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P通道JFET作为开关

到目前为止，我们已经讨论了N通道JFET作为开关的问题。另一种类型的JFET是P通道JFET，这种FET的工作方式也类似于n型，只是不同的是栅极端的正电压。

• 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。
• 栅极和源之间的正电压导致通过FET的电流被切断。所以FET处于开路状态。

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P沟道JFET作为开关的示例

类似于n通道JFET驱动的LED, p通道JFET开关LED电路如下:两个电路之间的区别是在栅极终端的电源。

• 当FET激活时，栅极端零电压导致LED发光，这两种电路的ON状态保持相同。
• 为了将FET切换到截止，一个足够的正电压(在这种情况下约3至4伏)停止通过电路的电流。因此LED处于关闭状态。我们也可以用fet来转动继电器电路、电机驱动器和其他电子控制电路。

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MOSFET作为开关

另一种类型的FET是一个MOSFET，它也是一个电压控制的器件。V级_GS当漏极电流增加或开始流动时，称为阈值电压V_T．因此，如果我们增加v_GS，漏极电流也增加。如果我们增加v_GS通过保持v_DS恒定，则漏极电流将达到饱和水平，就像JFET的情况一样。

MOSFET工作在截止模式时，V_GS低于阈值水平。因此，没有漏极电流在此模式下流动。因此充当OPEN开关

为了更好地理解，考虑下面的图，其中n通道增强型MOSFET在栅极端被切换为不同的电压。

• 在下图中，MOSFET栅极端子连接到V_DD，使栅极端施加的电压最大。这使得通道电阻变得非常小，并允许最大漏极电流流过。这被称为饱和模式，在这种模式下，MOSFET被完全打开作为一个闭合的开关。对于p通道增强MOSFET，为了开启，栅势必须相对于源更负。
• 在截止区，v_GS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。

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MOSFET作为开关的例子

让我们考虑如图所示驱动LED的MOSFET电路。这里n通道增强MOSFET被用来用一个简单的开关切换LED。

• 当开关处于开路状态时，使栅极相对于地或源的电压为零。所以MOSFET保持关闭状态，LED不会发光。
• 当按下开关使其闭合时，适当的正电压(在这种情况下是5V)施加在栅极端子上。所以，MOSFET是打开的，LED将开始发光。
• 这是一个简单的电阻负载，但在任何感应负载，如电机，继电器，我们必须使用自由滚轮二极管跨负载保护MOSFET免受感应电压。

与JFET相比，大多数电路使用MOSFET作为开关，这是由于它所提供的优点。我们也可以在jfet和mosfet上使用开关电路(以特定的开关频率操作负载)来获得基于负载要求的PWM信号。

我们希望以上给出的总体信息能够使您理解我们如何使用具有切换条件和必要数字的fet来切换负载。如果对此概念有任何疑问或技术帮助，您也可以在下面的评论部分给我们写信。

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