场效应管(Field Effect Transistor,简称FET)是一种受控电流源,它具有高输入电阻、低噪声系数和较好的高频特性。它是由源极、漏极、栅极三个极间组成的三端元件,其中栅极是控制电流的极。场效应管的导电是通过栅极和源极之间的电荷耦合电场实现的。
场效应管的导电属于电场控制型导电,即通过栅极电势对漏极-源极通道的电子密度进行控制,进而控制源漏电流的。当栅极上的电压变化时,由于栅极和漏极之间被氧化物分离层(简称沟道)隔开,栅极电势会在沟道中产生一定的电场,引起沟道接近源漏加电压值上升或下降,从而引起源漏通道中的电子浓度变化,达到控制源漏电流的目的。
由于场效应管使用的是PN结,通过改变栅极与漏极电势之间的大小关系来改变源漏电流,因此可以实现应用于各种不同的场合,比如放大器、开关、振荡器等。
场效应管的导电性能与材料及结构有很大的关系。栅极、源极、漏极等三个电极都需要进行特殊处理,保证材料质量和稳定性。此外,沟道宽度、源漏加电压等也会对电性能产生影响。
现在,常被使用的场效应管材料主要有硅、砷化镓、氮化硅等。其中,硅是最为重要的一种,其稳定性和可靠性得到了广泛的应用。
场效应管作为一种高精度和高灵敏度的电子元件,其具有很多优点。首先,场效应管的输入电阻很大,约为几百万欧姆,输入电压能力高,不易受到干扰;其次,场效应管的功耗很小,节约了能量和控制成本;再次,场效应管尺寸小,占据空间较少,在集成功能强的电路中广泛应用。
现在,场效应管在工业电子、军用电子、汽车电子、消费电子等多个领域得到了广泛的应用,比如电源管理、滤波器、温度控制等各种控制电路,以及射频功率放大器、可变频率振荡器等高频电路。