场效应管(FET)基本放大电路分析

一 基本信息

FET是Field effect transistor的缩写，称为场效应管。它是晶体管的一种，也被称为单极晶体管。另一种晶体管是我们常说的双极晶体管。它们的工作原理完全不同。

FET和BJT一样，都有三个极。如果比较，BJT的基极对应FET的栅极，发射极对应源极，集电极对应漏极。

BJT是由基极电流控制集电极与发射极之间的电流大小，称为电流控制器件。FET是由栅极电压控制漏极和源极之间的电流大小，称为电压控制器件。FET的栅极上没有电流流过（实际上只有极小的电流流过，比BJT基极电流小的多），因此可以认为id=is。

下边左图是FET构成的基本放大电路。右图是BJT构成的基本放大电路。电路架构是一致的，只是FET和BJT的更替。R5是负载。

二 FET基本放大电路分析

针对下图中的电路，进行一些信号仿真分析。Vin是峰峰值为1V，频率为1KHZ的正弦波。

放大增益 ：如下图，输入信号Va是峰峰值为2V、1KHZ的正弦波。经过放大电路后，输出信号Vb是峰峰值为5V的正弦波。放大增益Av=2.5。输入和输出之间的信号相位差为180°（波形反向）。

栅极偏压：如下图是a点和c点的电压波形。c点是栅极电压波形。它包含直流分量，是由V1、R1和R2分压组成。R1和R2分压后的直流电压理论计算值是1.764V，仿真测试值是1.777V。此电压也称为栅极偏压，将Vin的信号抬高1.764V。

漏极和源极之间的电压和电流

下图是FET的漏极电压电流，和源极电压电流的波形。它们的电压波形是反向的。漏极电压被放大了。

流过R3和R4的电流值一样，波形中I（R3）和I（R4）是完全重合的。这也是之前提到的id=is。即从FET漏极流出的电流都流过源极。

R3连接在电源V1和漏极之间，以电源V1为基准，当输入电压V2增加（栅极电压增加），漏极电流会增加，R3上的电压降变大，漏极的电压会减小。反之V2减小时，漏极的电压会增大。这解释了Vin和Vo的电压反向的原因。