場效應(yīng)晶體管簡稱場效應(yīng)管，是較新型的半導體材料，利用電場效應(yīng)來控制晶體管的電流，因而得名。它只有一種載流子參與導電的半導體器件，是一種用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)來劃分，它有結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵型場效應(yīng)管之分。
1.結(jié)型場效應(yīng)管
(1) 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)
N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它是在N型半導體硅片的兩側(cè)各制造一個PN結(jié)，形成兩個PN結(jié)夾著一個N型溝道的結(jié)構(gòu)。兩個P區(qū)即為柵極，N型硅的一端是漏極，另一端是源極。
結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖
(2) 結(jié)型場效應(yīng)管工作原理
以N溝道為例說明其工作原理。
當VGS=0時，在漏、源之間加有一定電壓時，在漏源間將形成多子的漂移運動，產(chǎn)生漏極電流。當VGS<>時，PN結(jié)反偏，形成耗盡層，漏源間的溝道將變窄，ID將減小，VGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)減小直至為0。當漏極電流為零時所對應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VGS (off)。
(3)結(jié)型場效應(yīng)管特性曲線
結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線有兩條，
一是輸出特性曲線(ID=f(VDS)| VGS=常量),
二是轉(zhuǎn)移特性曲線(ID=f(VGS)|VDS =常量)。
N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線如下圖所示。
(a) 漏極輸出特性曲線 (b) 轉(zhuǎn)移特性曲線
N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線
2. 絕緣柵場效應(yīng)三極管的工作原理
絕緣柵場效應(yīng)三極管分為：
耗盡型→N溝道、P溝道
增強型→N溝道、P溝道
(1)N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)
N溝道耗盡型的結(jié)構(gòu)和符號如下圖(a)所示，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當VGS=0時，這些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，形成了溝道。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當VGS>0時，將使ID進一步增加。VGS<>時，隨著VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對應(yīng)ID=0的VGS稱為夾斷電壓，用符號VGS (off)表示，有時也用VP表示。
N溝道耗盡型的轉(zhuǎn)移特性曲線如下圖(b)所示。
(a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 轉(zhuǎn)移特性曲線
(2)N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)
N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管,結(jié)構(gòu)與耗盡型類似。但當VGS=0 V時，在D、S之間加上電壓不會在D、S間形成電流。當柵極加有電壓時，若VGS>VGS (th)時，形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在VGS=0V時ID=0，只有當VGS>VGS (th)后才會出現(xiàn)漏極電流，這種MOS管稱為增強型MOS管。
VGS(th)——開啟電壓或閥電壓;
(3)P溝道增強型和耗盡型MOSFET
P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。
3 場效應(yīng)管伏安特性曲線
場效應(yīng)管的特性曲線類型比較多，根據(jù)導電溝道的不同以及是增強型還是耗盡型可有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其電壓和電流方向也有所不同。如果按統(tǒng)一規(guī)定的正方向，特性曲線就要畫在不同的象限。為了便于繪制，將P溝道管子的正方向反過來設(shè)定。有關(guān)曲線繪于下圖之中
4.各種場效應(yīng)管特性比較
(a) 轉(zhuǎn)移特性曲線 (b) 輸出特性曲線
5.場效應(yīng)管的主要參數(shù)
① 開啟電壓VGS(th) (或VT)
開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值，場效應(yīng)管不能導通。
② 夾斷電壓VGS(off) (或VP)
夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當VGS=VGS(off) 時，漏極電流為零。
③ 飽和漏極電流IDSS
耗盡型場效應(yīng)三極管，當VGS=0時所對應(yīng)的漏極電流。
④ 輸入電阻RGS
場效應(yīng)三極管的柵源輸入電阻的典型值，對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時RGS約大于107Ω，對于絕緣柵場型效應(yīng)三極管，RGS約是109～1015Ω。
⑤ 低頻跨導gm
低頻跨導反映了柵壓對漏極電流的控制作用，這一點與電子管的控制作用十分相像。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，單位是mS(毫西門子)。
⑥ 最大漏極功耗PDM
最大漏極功耗可由PDM=VDS ID決定，與雙極型三極管的PCM相當。
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