可以将用于开关应用的功率MOSFET用作线性放大器吗？

如今，功率MOSFET普遍存在，而且零售价也相当便宜。在大多数数据手册中，我看到功率MOSFET额定用于开关，没有提到任何线性应用。

我想知道这些MOSFET是否也可以用作线性放大器（即在其饱和区域）。

请注意，我知道MOSFET工作的基本原理及其基本模型（交流和直流），所以我知道“通用” MOSFET既可以用作开关也可以用作放大器（“通用”是指一种用于教学目的的半理想设备）。

在这里，我对实用设备的实际可能的警告感兴趣，而在基本的EE大学教科书中可能会忽略这些警告。

当然，我怀疑使用这样的器件将是次优的（噪声更大，增益更少，线性度更差），因为它们针对开关进行了优化，但是将它们用作线性放大器会不会引起细微的问题，从而损害简单的放大器电路（从一开始）？

为了提供更多的背景信息：作为一名高中老师，我很想使用这种便宜的零件来设计非常简单的教学放大器电路（例如，A类音频放大器-几瓦最大），这些电路可以在电路板上进行安装（并可能基于最好的学生矩阵PCB）。我可以（或可能可以）便宜地买到一些零件，例如BUK9535-55A和BS170，但是我不需要这两个零件的具体建议，而只是我以前所说的关于可能出现的问题的一般性答案。

我只是想避免某种“嘿！您不知道当用作线性放大器时，开关功率mos可以做到这一点吗？！？” 死电路（油炸，振荡，闩锁等）之前的情况！

我有一个类似的问题。通过阅读国际整流器，Zetex，IXYS等公司的应用笔记和演示幻灯片：

• 诀窍在于传热。在线性区域，MOSFET将散发更多的热量。专为线性区域设计的MOSFET具有更好的热传递性能。
• 线性区域的MOSFET可能具有较高的栅极电容

IXYS应用笔记IXAN0068（杂志文章版本）
飞兆半导体应用笔记AN-4161

$V_{TH}$

$V_{OV}=V_{GS}-V_{TH}$$V_{TH}$

新型MOSFET（通常针对开关进行了优化，因为这是市场所需要的）具有更高的亚阈值电流 -换句话说，在较低的过驱动电压下，它们承载更多的电流并耗散更多的热量。换一种说法是：在线性放大器实用的电流下，即使运行电流为安培，新型MOSFET也需要很少的过驱动（表现出热不稳定性的状态），而其祖先则需要大量的过驱动（极好的热稳定性）。

因此，即使将较新的MOSFET放在具有相同散热能力的相同封装中，它们的SOA（安全工作区）也仍然较小。通常，大多数晶体管的数据表都没有准确的SOA曲线，这使事情进一步复杂化。

当使用较新的MOSFET时，应进行宽裕的设计（例如，可以看到200V的MOSFET的额定电压为400V），除非您对其进行测试，否则不要指望它们保持其数据手册中的SOA曲线。

是的，您可以在线性区域中使用用于开关应用的功率MOSFET，但这不是我建议的用途。

坚持使用BJT作为演示放大器。原因是它们的偏置要求在电压上更容易预测，因此更容易创建电路以对其进行有用的偏置。

MOSFET的栅极阈值电压存在很大的差异，栅极阈值电压是很小的dV引起最大输出变化的栅极电压。对于打算用于开关的FET，希望最小化此过渡区域，但是对于线性操作，您希望将其扩展。换句话说，您希望栅极电压有些“宽恕”。开关FET可能会给您带来更少的好处。在这种FET的线性区域中进行偏置的设计最终非常悲观，通常使用的源电阻要比您使用的更大，只是为了获得一些可预测性。

可以做到，但是设置偏置点的额外电路（可能带有附加的故意DC反馈）会损害放大器设计的其他概念，除非您要教的是这样。但是，听起来任何放大器对于学生来说已经是一个负担，因此添加这种复杂性可能会使他们难以理解整个事情。

首先，让我们弄清楚术语。理想情况下，无论是双极还是FET，开关晶体管始终处于截止或饱和状态。实际上，过渡必须通过线性区域。FET具有更高的复杂性：用于较小漏源电压值的电阻区域。而且，FET的原始传输特性是二次的，不是线性的。切换后，FET将快速饱和，如果正确设计了外部电路，则漏极-源极电压将同样迅速下降至标称的1伏。那时，它将处于电阻区域，但更重要的是，它将被饱和。因此，例如，如果您要消耗5安培电流，则FET中的功耗约为5瓦。

您想在偏置于线性区域的电路中使用晶体管。需要明确的是，这全都与外部电路有关。增益块是增益块。无论是BJT，FET，MOSFET还是运算放大器，都无关紧要。使用开关晶体管所造成的唯一损失是制造商针对频率增益和相移的规范。对于开关而言，您不在乎，因此通过将数据处理为开关时间参数而不是频率参数，它们使您变得很容易。

如果您想制造放大器，那会很在意，但是您只是向一群绿色的孩子演示，所以您也不在乎频率响应。开关晶体管是一个很好的增益块，尤其是对于您所说的几瓦输出功率-出于善良的考虑，您可以驱动一个具有通用运算放大器的小型扬声器！

您真的不需要担心偏置：将输入信号与一个小电容耦合。您的基本课程一个具有30伏电源轨的小型信号放大器将是：

1. 分压器设置偏置，例如200K轨到栅极和100k栅极到地。这使您的门节点处的静态电压为10伏。
2. 用电容器将输入耦合到栅极节点。
3. 从源极到地之间放置一个电阻器-这可以控制您的漏极电流偏置。使用.k来表示20mA的静态漏极电流-任何功率晶体管都容易承受。
4. 在标称8欧姆的扬声器线圈上串联一个100欧姆的电阻-记住，扬声器对电流的变化而不是电压的响应-扬声器的线圈会在偏置磁场中产生变化的磁场。
5. 晶体管将吸收其他负载所没有的任何功耗-最高400 mW。

6. 您的小信号传输特性将是：

   $$V_\text{drain} = 30-\frac{v*G*108}{500} = 30-\frac{v*G}{5}$$

其中v是您的峰到峰信号电压，G是晶体管的跨导，其他值为轨电压和负载电阻。如果您想花哨的话，请在扬声器线圈的电感中工作，并且在IV图上会看到一个圆圈，而不是负载线。

随时随地改变外部组件。简单，而且没有废话。请务必向您的孩子强调增益块的无关紧要的性质。规范仅对生产质量控制很重要，但对于一个简单的东西，任何事情都有效。