场效应晶体管

场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。

由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。

工作原理场效应管工作原理用一句话说，就是“漏极-源极间流经沟道的漏极电流，用以栅极与沟道间的pn结形成的反偏的栅极电压控制漏极电流ID”。

更正确地说，漏极电流ID流经通路的宽度，即沟道截面积，它是由pn结反偏的变化，产生耗尽层扩展变化控制的缘故。

在VGS=0的非饱和区域，表示的过渡层的扩展因为不很大，根据漏极-源极间所加VDS的电场，源极区域的某些电子被漏极拉去，即从漏极向源极有电流漏极电流ID流动。

从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，漏极电流ID饱和。

将这种状态称为夹断。

这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡，并不是电流被切断。

在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动，在理想状态下几乎具有绝缘特性，通常电流也难流动。

但是此时漏极-源极间的电场，实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近，由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。

因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。

其次，VGS向负的方向变化，让VGS=VGS(off)，此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。

而且VDS的电场大部分加到过渡层上，将电子拉向漂移方向的电场，只有靠近源极的很短部分，这更使电流不能流通。

分类场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管）两大类。

按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种；按导电方式：耗尽型与增强型，结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。

场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管，而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。

场效应管与双极性晶体管的比较，场效应管具有如下特点。

1. 场效应管是电压控制器件，栅极基本不取电流，它通过VGS(栅源电压)来控制ID（漏极电流）；而晶体管是电流控制器件，基极必须取一定的电流。

功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(PowerMOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。

由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。

但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。

一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。

在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。

电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。

小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。

电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。

按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。

电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。

N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。

电气符号，如图1(b)所示。

电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。

当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。

如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。

UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。

二、电力场效应管的静态特性和主要参数PowerMOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。

1、静态特性（1）输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。

特性曲线，如图2(b)所示。

主要内容1. 场效应管的结构、符号与工作原理2. 场效应管的工作状态和特性曲线3. 场效应管的基本特性4. 场效应管的电路模型5-4场效应晶体管场效应晶体管概述场效应管，简称FET(Field Effect Transistor)，主要特点：(a)输入电阻高，可达107~1015 。

(b)起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为单极型晶体管。

(c)体积小、重量轻、耗电省。

(d)噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单。

(e)在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。

场效应管按结构可分为：结型场效应管（JFET ）和绝缘栅型场效应管(MOSFET )；按工作原理可分为增强型和耗尽型。

场效应管的类型N 沟道P 沟道增强型耗尽型N 沟道P 沟道N 沟道P 沟道（耗尽型）FET场效应管JFET 结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管的电路符号MOSFET 符号增强型耗尽型GS D SG D P 沟道G S DN 沟道GS D U GS =0时，没有漏极电流，U GS =0时，有漏极电流，U GS 高电平导通U GS 低电平导通需要加负的夹断电压U GS(off)才能关闭，高于夹断电压U GS(off)则导通而只在U GS >0时，能导通，低于开启电压U GS(th)截止5-4-1 场效应管结构、符号与工作原理1.场效应管基本结构图5-2-22沟道绝缘栅型场效应管的基本结构与电路符号图N 沟道绝缘栅型场效应管的基本结构与电路符号沟道绝缘栅型场效应管的基本结构与电路符号场效应管与三极管的三个电极的对应关系：栅极g--基极b 源极s--发射极e 漏极d--集电极c 夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。

=0时是否存在导电沟道是增强型和耗尽型的基本区别。

22例5-10在Multisim 中用IV 分析仪测试理想绝缘栅型场效应管如图5-4-3所示，改变V GS ，观察电压V DS 与i D 之间的关系。

场效应晶体管中英文介绍（field-effect transistor，缩写：FET）场效应晶体管是一种通过电场效应控制电流的电子元件。

它依靠电场去控制导电沟道形状，因此能控制半导体材料中某种类型载流子的沟道的导电性。

场效应晶体管有时被称为单极性晶体管，以它的单载流子型作用对比双极性晶体管（bipolar junction transistors，缩写：BJT）。

尽管由于半导体材料的限制，以及曾经双极性晶体管比场效应晶体管容易制造，场效应晶体管比双极性晶体管要晚造出，但场效应晶体管的概念却比双极性晶体管早。

历史场效应晶体管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分别发明，但是实用的器件一直到1952年才被制造出来（结型场效应管，Junction-FET，JFET）。

1960年Dawan Kahng发明了金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET），从而大部分代替了JFET，对电子行业的发展有着深远的意义。

基本信息场效应管是多数电荷载体的设备。

该装置由一个活跃的信道，通过该多数载流子，电子或空穴，从源到流向漏极。

源极和漏极端子导体被连接到半导体通过欧姆接触。

的通道的导电性的栅极和源极端子之间施加的电位是一个函数。

FET的三个端子是：源极（S），通过其中的多数载流子输入通道。

进入该通道，在S点的常规的电流被指定由IS。

漏极（D），通过其中的多数载流子离开的通道。

常规电流在D通道进入指定的ID。

漏源电压VDS。

栅极（G），调制的通道的导电性的端子。

通过施加电压至G，一个可以控制的ID。

场效应晶体管的类型在耗尽模式的FET下，漏和源可能被掺杂成不同类型至沟道。

或者在提高模式下的FET，它们可能被掺杂成相似类型。

场效应晶体管根据绝缘沟道和栅的不同方法而区分。

场效应晶体管作用和特点
场效应晶体管（英语：field-effecttransistor，缩写：FET）是一种通过电场效应控制电流的电子元件。

它依靠电场去控制导电沟道形状，因此能控制半导体材料中某种类型载流子的沟道的导电性。

场效应晶体管有时被称为单极性晶体管，以它的单载流子型作用对比双极性晶体管（bipolar junction transistors，缩写：BJT）。

尽管由于半导体材料的限制，以及曾经双极性晶体管比场效应晶体管容易制造，场效应晶体管比双极性晶体管要晚造出，但场效应晶体管的概念却比双极性晶体管早。

（1）主要作用
1）场效应管可应用于放大。

由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

2）场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。

常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

3）场效应管可以用作可变电阻。

4）场效应管可以方便地用作恒流源。

5）场效应管可以用作电子开关。

（2）特点
1）场效应管是电压控制器件，它通过VGS来控制ID；
2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很大。

3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；
4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；
5）场效应管的抗辐射能力强；
6）由于不存在杂乱运动的少子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。