第15节 JFET 电流调节器 (修订中)

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零件和材料

对于这个实验，你需要一个 N 沟道 JFET，而不是 P 沟道！实验你需要一个 N 沟道 JFET，而不是 P 沟道！

请注意，并非所有晶体管都具有相同的端子名称或_引脚排列_，即使它们具有相同的物理外观。这将决定如何将晶体管连接在一起以及如何连接到其他组件，因此请务必查看制造商的规格（组件数据表），该规格可从制造商的网站轻松获得。

请注意，晶体管的封装甚至制造商的数据表都可能显示错误的端子标识图！强烈建议使用万用表的“二极管检查”功能仔细检查引脚标识。

有关如何使用万用表识别结型场效应晶体管端子的详细信息，请参阅本书系列的半导体卷（卷 III）的第 5 章。

交叉引用

电路课程，第 3 卷，第 5 章：“[结场效应晶体管](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt- 二极管和整流器 (opens new window)”

学习目标

原理图，示意图

插图

指示

在本章前面的内容中，您了解了如何使用一对[双极结型晶体管](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt- 场效应晶体管 (opens new window)(JFET) 而不是两个 BJT。

两个串联电阻Radjust和Rlimit设置电流调节点，而负载电阻和它们之间的测试点仅用于演示恒定电流，尽管负载电阻发生变化。开始实验时，将测试探针接触到 TP4 并在其行程范围内调整电位计。

当您移动电位计机构时，您应该会看到电流表指示的微小变化的电流：不超过几毫安。将电位器设置在给出整数毫安的位置，并将仪表的黑色测试探针移动到 TP3。

当前指示应该与以前非常接近。将探头移至 TP2，然后移至 TP1。同样，您应该看到几乎没有变化的电流量。

尝试将电位器调整到另一个位置，给出不同的电流指示，然后将仪表的黑色探针接触测试点 TP1 到 TP4，注意改变负载电阻时电流指示的稳定性。这证明了该电路的电流_调节_行为。

TP5 位于 10 kΩ 电阻的末端，用于引入负载电阻的较大变化。将电流表的黑色测试探针连接到该测试点会产生 14.5 kΩ 的组合负载电阻，这对于晶体管来说电阻太大，无法维持最大调节电流通过。

要体验我在这里描述的内容，请将黑色测试探针接触 TP1 并调整电位器以获得最大电流。现在，将黑色测试探针移至 TP2，然后是 TP3，然后是 TP4。

对于所有这些测试点位置，电流将保持大致恒定。但是，当您将黑色探针接触到 TP5 时，电流会急剧下降。为什么？因为在这种负载电阻水平下，晶体管两端的电压降不足以维持稳压。

换句话说，晶体管将饱和，因为它试图提供比电路电阻允许的更多的电流。将黑色测试探针移回 TP1 并调整电位器以获得最小电流。

现在，将黑色测试探针接触到 TP2，然后是 TP3，然后是 TP4，最后是 TP5。您对所有这些点的当前指示有什么注意？当电流调节点调整到较小的值时，晶体管能够在更大的负载电阻范围内保持调节。

BJT 电流镜电路 (opens new window)的一个重要警告是，两个晶体管必须处于相同的温度，才能使两个电流相等。然而，对于这个电路，晶体管温度几乎是无关紧要的。

试着用手指夹住晶体管加热，用电流表记下负载电流。尝试通过吹气冷却它。

不仅消除了晶体管匹配的要求（由于只使用_一个_晶体管），而且由于场效应晶体管的相对耐热性，热效应也几乎被消除了。这种行为也使场效应晶体管不受热失控的影响。与双极结型晶体管相比具有明显优势。

这种电流调节器电路的一个有趣应用是所谓的恒流二极管 (opens new window)。在第三卷的“二极管和整流器”一章中进行了描述，这个二极管根本不是一个真正的 PN 结器件。相反，它是一个连接在栅极和源极端子之间的具有固定电阻的 JFET：

一个普通的 PN 结二极管与 JFET 串联，以保护晶体管免受反向偏置电压的损坏，但除此之外，该器件的电流调节功能完全由场效应晶体管提供。

电脑模拟

带有 SPICE 节点号的示意图：

网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字）：

JFET 电流调节器 vsource 1 0 rload 1 2 4.5k j1 2 0 3 mod1 rlimit 3 0 1k .model mod1 njf .dc vsource 6 12 0.1 .plot dc i(vsource) .end

SPICE 不允许“扫描”电阻值，因此为了演示该电路在各种条件下的电流调节，我选择以 0.1 伏的步长扫描 6 至 12 伏的源电压。如果您愿意，可以将rload设置为不同的电阻值并验证电路电流是否保持恒定。

rlimit值为 1 kΩ 时，调节电流将为 291.8 µA 。由于 JFET 参数的差异，这个电流数字很可能_与_您的实际电路电流不同。

许多制造商为他们的晶体管提供SPICE (opens new window)模型参数，这些参数可以在网表的.model行中输入，以获得更准确的电路仿真。

相关练习：

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