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场效应管为什么可以放大电流 场效应管的电流放大机理

场效应管为什么可以放大电流

场效应管(Field Effect Transistor,FET)是常用的一种电子元器件,它可以用来放大电信号和作为开关。在FET中,放大作用的实现依赖于电场效应的控制,下面将从导通型FET的结构、载流子的输运机制、控制极的作用以及基于场效应的放大原理四个方面详细阐述场效应管为什么可以放大电流。

1、导通型FET的结构

导通型FET由三个电极组成:漏极(Drain)、栅极(Gate)和源极(Source),其中栅极与源(或漏极)之间存在一层极薄的绝缘层,称为栅-源(或漏)结,如下图所示。

MOSFET structure

在无偏置电压作用下,栅极和源极之间不存在电荷,FET不导电;当施加跨越栅-源结的偏置电压时,栅-源结会形成一个反向电场,使得源-漏之间形成一个导电通道,FET开始导通,且通道上带负电荷的电子向漏极流动,带正电荷的空穴向源极流动,即载流子的输运是从源极到漏极的。

2、载流子的输运机制

在FET的通道中,载流子的输运是通过电场作用进行的。由于栅极的存在,栅-源结形成一个反向电场,阻碍源(或漏)区电荷注入,类似于开关的阀门。当施加偏置电压,栅-源结上形成的电场会影响到本来的源(或漏)区,使得它们的压差发生变化,进而使得源、漏之间形成导电通道,并开始输出大量的电流。

3、控制极的作用

在FET中,栅极可以用来控制通道中的载流子数量,从而起到放大电流的作用。当栅极施加正偏压时,栅-源结反向偏置电压减小,阻挡层宽度变窄,导致输出电流增大,从而实现了电流的放大。

而当栅极施加负偏压时,栅-源结反向偏置电压增大,阻挡层宽度增大,导致输出电流减小,从而实现了电流的减小。因此,控制极的电压可以在一定程度上控制输出电流的大小。

4、基于场效应的放大原理

基于场效应的放大原理是在FET中使用控制极的电压来控制通道中的载流子数量。这种放大原理中,输入信号作为控制极的偏置电压,控制输出电流的大小从而达到放大的目的。因此,FET被广泛应用在音频放大器、低噪声放大器、射频放大器等电路中。

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