場效應晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應管，是較新型的半導體材料，利用電場效應來控制晶體管的電流，因而得名。它隻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。從場效應管的結構來劃分，它有結型場效應管和絕緣栅型場效應管之分。

1.結型場效應管

(1) 結型場效應管結構

N溝道結型場效應管的結構如下圖所示，它是在N型半導體矽片的兩側各制造一個PN結，形成兩個PN結夾着一個N型溝道的結構。兩個P區即為栅極，N型矽的一端是漏極，另一端是源極。

結型場效應管的結構示意圖

(2) 結型場效應管工作原理

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，在漏源間将形成多子的漂移運動，産生漏極電流。當VGS<0時，PN結反偏，形成耗盡層，漏源間的溝道将變窄，ID将減小，VGS繼續減小，溝道繼續變窄，ID繼續減小直至為0。當漏極電流為零時所對應的栅源電壓VGS稱為夾斷電壓VGS (off)。

(3)結型場效應管特性曲線

結型場效應管的特性曲線有兩條，

一是輸出特性曲線(ID=f(VDS)| VGS=常量),

二是轉移特性曲線(ID=f(VGS)|VDS =常量)。

N溝道結型場效應管的特性曲線如下圖所示。

(a) 漏極輸出特性曲線 (b) 轉移特性曲線

N溝道結型場效應管的特性曲線

2. 絕緣栅場效應三極管的工作原理

絕緣栅場效應三極管分為：

耗盡型→N溝道、P溝道

增強型→N溝道、P溝道

(1)N溝道耗盡型絕緣栅場效應管結構

N溝道耗盡型的結構和符号如下圖(a)所示，它是在栅極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當VGS=0時，這些正離子已經感應出反型層，形成了溝道。于是，隻要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當VGS>0時，将使ID進一步增加。VGS<0時，随着VGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對應ID=0的VGS稱為夾斷電壓，用符号VGS (off)表示，有時也用VP表示。

N溝道耗盡型的轉移特性曲線如下圖(b)所示。

(a) 結構示意圖 (b) 轉移特性曲線

(2)N溝道增強型絕緣栅場效應管結構

N溝道增強型絕緣栅場效應管,結構與耗盡型類似。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。當栅極加有電壓時，若VGS>VGS (th)時，形成溝道，将漏極和源極溝通。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，隻有當VGS>VGS (th)後才會出現漏極電流，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，隻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 場效應管伏安特性曲線

場效應管的特性曲線類型比較多，根據導電溝道的不同以及是增強型還是耗盡型可有四種轉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。如果按統一規定的正方向，特性曲線就要畫在不同的象限。為了便于繪制，将P溝道管子的正方向反過來設定。有關曲線繪于下圖之中。

4.各種場效應管特性比較

(a) 轉移特性曲線 (b) 輸出特性曲線

5.場效應管的主要參數

① 開啟電壓VGS(th) (或VT)

開啟電壓是MOS增強型管的參數，栅源電壓小于開啟電壓的絕對值，場效應管不能導通。

② 夾斷電壓VGS(off) (或VP)

夾斷電壓是耗盡型FET的參數，當VGS=VGS(off) 時，漏極電流為零。

③ 飽和漏極電流IDSS

耗盡型場效應三極管，當VGS=0時所對應的漏極電流。

④ 輸入電阻RGS

場效應三極管的栅源輸入電阻的典型值，對于結型場效應三極管，反偏時RGS約大于107Ω，對于絕緣栅場型效應三極管，RGS約是109～1015Ω。

⑤ 低頻跨導gm

低頻跨導反映了栅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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