介绍
诸如高输入阻抗、制造简单、操作简单等多种优点使得场效应晶体管（FET）广泛用于不同的应用中，特别是在集成电路系统中。FET是继BJT之后的第二代晶体管。这些可用作示波器、测试和测量仪器、电子电压表等的放大器，也可用于开关动作。
让我们详细了解FET作为开关的工作原理。但在此之前，我们必须先了解一下FET的基础知识及其操作。
FET及其工作区域
场效应晶体管是一种单极器件，其中电流仅由多数载流子（锄头或电子）承载。FET 是一种电压控制器件，这意味着通过控制栅极和源极之间的电压，输出电流会发生变化。
让我们考虑 N 沟道 JFET 以了解工作区域。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。施加到漏极的电压称为 V DS（有时也称为 V DD），施加到栅极的电压称为 V GS或 V GG。
N沟道JFET
欧姆区（V DS > 0 和 V DS < V P）
在该区域中，沟道耗尽层非常小，FET 充当可变电阻器。
在这种情况下，V DS值大于零且小于 V P，因此通道没有夹断，电流 I D增加。当我们增加栅源电压V GS时，沟道电导下降并且电阻增加。因此，耗尽区将扩展得更多，从而形成狭窄的通道。通道电阻一般在100欧到10K欧之间变化，明显控制电压。因此，晶体管在该区域中充当压控电阻器。
饱和区 (V DS > V GS – V P )
该区域从 V DS大于 V GS减去 V P的点开始，这里 V P是夹断电压。在该区域中，漏极电流 I D完全取决于 V GS而不是 V DS的函数。FET 在该区域工作以放大信号以及进行开关操作。从图中可以看出，当V GS为零时，最大电流I D流动。当我们将 V GS变为负值时，漏极电流正在下降。在 V GS的特定值漏极电流不断流过器件。因此，该区域也称为恒流区。
截止区域 (V GS < V P )
这是漏极电流 I D为零且器件处于关闭状态的区域。在这种情况下，栅源电压V GS小于夹断电压V P。这意味着 V GS的值比 V P更负。因此，通道关闭并且不允许任何电流流过设备。
FET作为开关 (JFET)
从上面的讨论可以清楚地看出，FET 可以用作开关，方法是在两个区域操作，它们是截止区域和饱和区域。当 V GS为零时，FET 工作在饱和区，最大电流流过它。因此，它就像一个完全开启的状态。同样，当施加的 VGS 比夹断电压更负时，FET 工作在截止区域，不允许任何电流流过器件。因此 FET 处于完全关闭状态。FET 可用作不同配置的开关，其中一些如下所示。
FET用作并联开关
让我们看下图，其中 FET 与负载并联，它的作用就像一个模拟开关。
当施加的 VGS 为零时，FET 通过在饱和区工作而导通，其电阻非常小，接近 100 欧姆。FET 两端的输出电压为 V OUT = V in * {R DS / (R D + R DS (ON) )}。由于电阻R D非常大，因此输出电压近似为零。
当我们在栅极施加等于夹断电压的负电压时，FET 工作在截止区域并充当高电阻器件，输出电压等于输入电压。
FET用作串联开关
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，它充当打开开关。当 FET 开启时，输入信号将出现在输出端，当它关闭时，输出为零。
N 沟道 JFET 作为开关的示例
下图展示了如何使用 N 通道 JFET 来切换 LED。LED 通过一个电阻器连接在电源和源极端子之间。这里电阻器用于限制通过 LED 的电流。晶体管的栅极端子连接到负电源。
从以上讨论可知，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）时，JFET 驱动进入截止模式，因此 LED 变为关闭状态。
P 沟道 JFET 作为开关
到目前为止，我们已经讨论了 N 沟道 JFET 作为开关。另一种 JFET 是 P 沟道 JFET，这种 FET 的工作方式也与 N 型相似，但不同之处在于栅极端的正电压。
当栅极源极电压为零时，FET 工作在饱和区，因此 FET 导通，这反过来又导致电流从漏极流向源极。
栅极和源极之间的正电压会导致切断通过 FET 的电流。因此 FET 处于开路状态。
与 N 沟道 JFET 驱动的 LED 类似，P 沟道 JFET 开关 LED 电路如下所示。两个电路的区别在于栅极端的电源。
两个电路的导通条件保持不变，栅极端子处的电压为零会导致 LED 在 FET 处于活动状态时发光。
为了将 FET 切换到截止状态，足够的正电压（在这种情况下约为 3 到 4 伏）会阻止电流流过电路。因此 LED 关闭。我们还可以使用 FET 来控制继电器电路、电机驱动器和其他电子控制电路。
MOSFET 作为开关
另一种类型的 FET 是 MOSFET，它也是一种电压控制器件。漏极电流将增加或开始流动的V GS电平称为阈值电压V T。因此，如果我们增加V GS，漏极电流也会增加。如果我们通过保持 V DS恒定来增加 V GS，那么漏极电流将达到饱和水平，就像 JFET 的情况一样。
当 V GS低于阈值电平时，MOSFET 工作在截止模式。因此，在该模式下没有漏极电流流动。因此充当OPEN开关
为了更好地理解，请考虑下图，其中 N 沟道增强型 MOSFET 在栅极端子处针对不同电压进行切换。
在下图中，MOSFET 栅极端连接到 V DD，因此施加在栅极端的电压最大。这使得沟道电阻变得如此之小，并允许最大漏极电流流动。这称为饱和模式，在这种模式下，MOSFET 作为闭合开关完全导通。对于 P 沟道增强型 MOSFET，为了导通，栅极电位相对于源极必须更负。
在截止区，施加的V GS小于阈值电压电平，因此漏极电流为零。因此，MOSFET 处于关断模式，就像打开开关一样，如图所示。
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 N 沟道增强型 MOSFET 用于通过简单的开关来切换 LED。
当开关处于打开状态时，会导致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（在这种情况下为 5V）施加在栅极端子上。因此，MOSFET 开启，LED 将开始发光。
这里是一个简单的电阻负载，但对于任何电感负载，如电机、继电器，我们必须在负载两端使用续流二极管来保护 MOSFET 免受感应电压的影响。
与 JFET 相比，大多数电路使用 MOSFET 作为开关，因为它具有优势。我们还可以为 JFET 和 MOSFET 使用开关电路（以特定开关频率操作负载），以根据负载要求获取PWM 信号。
我们希望所提供的这些总体信息可能使你了解如何使用具有开关条件和必要数据的 FET 来开关负载。
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