场效应管G极电压可以大于D极电压吗？详解-KIA MOS管

场效应管-电压

N沟道场效应管栅极（G极）电压是否可以大于漏极（D极）电压？为什么？答案：完全是可以的；场效应管完全导通时其G极电压就比D极电压高。

N沟道场效应管

场效应管有N沟道和P沟道两种类型，共有3个极：栅极（G极）、漏极（D极）和源极（S极），其中G极属于驱动端，G极与S极有相应的压差，管子才导通。

场效应管与三极管不同，属于压控元件（三极管属于电流元件），栅极输入阻抗很大（约10^7Ω~10^12Ω），电流很小几乎为零。

以N沟道场效应管为例进行说明，下图为N沟道场效应管的结构及符号。

场效应管也有三个工作区间：截止区（夹断区）、可变电阻区和恒流区（饱和区）。

截止区：VGS＜VGS(th），VGS(th）为管子的开启电压，此期间漏极-源极之间的阻抗很大，ID电流几乎为零（一般μA级以下），相当于开路。

可变电阻区：VGS(th）＜VGS＜VGS（饱和），当VGS两端的电压达到管子的开启电压时，漏极开始有电流，此时漏极-源极的阻抗比较大，VGS持续增大，阻抗随之减小，此区间ID与VGS呈线性关系。

恒流区（饱和区）：当VGS继续增大，漏极电流（ID）不再增大（趋于稳定）时，此区间属于恒流区，也就是管子完全饱和状态。

管子饱和时，漏极-源极的阻抗（内阻）很小，都是mΩ数量级，比如50mΩ、8mΩ等，质量较好的大电流场效应管其饱和内阻可达1mΩ/2mΩ，甚至更小。

N沟道场效应管应用实例

如下图为使用3.3V的I/O口控制N沟道场效应管的原理，由于场效应管的饱和控制电压VGS一般6V~10V，因此不能直接使用3.3V电平的IO口直接控制场效应管。

该原理通过NPN三极管驱动场效应管，因为三极管属于电流驱动，一般电压大于0.6V即可驱动三极管。该原理的具体过程为：

当I/O口为高电平（3.3V）时，三极管Q1导通，将场效应管Q2的栅极电压拉低（几乎为0V），此时VGS≈0V，场效应管Q2截止，负载不工作；

当IO口输出低电平时，三极管Q1基极电压为0，三极管截止，场效应管Q2栅极电压由24V经10K和20K分压得到8V电压，即VGS=8V，场效应管Q2导通（饱和），负载工作。

实例是使用场效应管的截止/饱和区将场效应管当电子开关控制负载，在实际应用中，场效应管当开关的场合很多，但场效应管的作用不仅仅只是开关，场效应管的输入阻抗很高，可作为多级放大电路的输入级提高输入阻抗，也可以作为恒流源、可变电阻使用。

熟悉场效应管的原理及应用之后，答案已经很明了了，N沟道的场效应管的恒流区（饱和区）栅极（G极）和源极（S极）之间施加电压一般6V~10V（管子饱和驱动电压），当管子达到饱和时其内阻很小，都是mΩ级别，小的可达几mΩ。

如上图例子，假设该管子内阻为20mΩ，负载电流为5A，管子饱和时VDS=20mΩ×5A=0.1V，而驱动电压VGS=8V，源极S接地，因此G极的电压为8V而D极的电压只有0.1V，可见G极的电压明显比D极高。

总结：在管子各极所能承受的电压范围内，栅极（G极）的电压是可以高于漏极（D极）电压的，场效应管之所以能够广泛应用，是因为其有很多优点，比如输入阻抗高，稳定性好，输出端对输入端影响很小；

驱动负载能力强，在中小电流场合压降小；热稳定性好，噪声低，失真小。因此中小电流场合场效应管占优势，但在大电流场合晶体管、IGBT占优势。

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