场效应管

常见场效应管

场效应管（Field Effect Transistor，简称 FET）是一种重要的电子元件，在电子电路中有着广泛的应用。它具有输入电阻高、噪声小、功耗低、热稳定性好等优点，被广泛应用于模拟电路和数字电路中。下面我们就来详细了解一下常见的场效应管。

一、结型场效应管（Junction Field Effect Transistor，JFET）

结型场效应管是最早出现的场效应管之一。它的结构比较简单，主要由一个 N 型或 P 型半导体沟道以及两个 PN 结组成。根据沟道的类型，结型场效应管可以分为 N 沟道结型场效应管和 P 沟道结型场效应管。

N 沟道结型场效应管在正常工作时，需要在栅极和源极之间加一个反向偏置电压，使得 PN 结处于截止状态。这样，沟道中的多数载流子（电子）就会受到耗尽层的阻挡，从而减小沟道的导电能力，实现对电流的控制。

P 沟道结型场效应管的工作原理与 N 沟道类似，只是多数载流子为空穴，并且栅极和源极之间需要加一个正向偏置电压。

结型场效应管的特点是输入电阻高，一般可达 10^7 Ω 以上；噪声低；但它的缺点是输出特性曲线的非线性较严重，放大倍数较小。 二、金属氧化物半导体场效应管（MetalOxideSemiconductor Field

Effect Transistor，MOSFET）

MOSFET 是目前应用最广泛的场效应管之一。它分为增强型

MOSFET 和耗尽型 MOSFET 两种类型。

增强型 MOSFET 又分为 N 沟道增强型和 P 沟道增强型。对于 N 沟道增强型 MOSFET，当栅极和源极之间的电压为零时，沟道不存在，只有当栅极电压大于阈值电压时，才会形成沟道，从而实现电流的导通。P 沟道增强型 MOSFET 的工作原理与之相反。

耗尽型 MOSFET 同样有 N 沟道和 P 沟道之分。在耗尽型 MOSFET

中，即使栅极电压为零，也存在一定的沟道。当栅极电压为负（对于

型号材料-类型耐压DS电流2N109GE-P35V0.15A2N1304GE-N25V0.3A2N1305GE-P30V0.3A2N1307GE-P30V0.3A2N1613SI-N75V1A2N1711SI-N75V1A2N1893SI-N120V0.5A2N2102SI-N120V1A2N2148GE-P60V5A2N2165SI-P30V50mA2N2166SI-P15V50mA2N2219ASI-N40V0.8A2N2222ASI-N40V0.8A2N22232xSI-N100V0.5A2N2223A2xSI-N100V0.5A2N2243ASI-N120V1A2N2369ASI-N40V0.2A2N2857SI-N30V40mA2N2894SI-P12V0.2A2N2905ASI-P60V0.6A2N2906ASI-P60V0.6A2N2907ASI-P60V0.6A2N2917SI-N45V0.03A2N2926SI-N25V0.1A2N2955GE-P40V0.1A2N3019SI-N140V1A2N3053SI-N60V0.7A2N3054SI-N90V4A2N3055SI-N100V15A2N3055SI-N100V15A2N3055HSI-N100V15A2N3251SI-P50V0.2A2N3375SI-N40V0.5A2N3439SI-N450V1A2N3440SI-N300V1A2N3441SI-N160V3A2N3442SI-N160V10A2N3495SI-P120V0.1A2N3502SI-P45V0.6A2N3553SI-N65V0.35A2N3571SI-N30V0.05A2N3583SI-N250/175V2A2N3632SI-N40V0.25A2N3646SI-N40V0.2A2N3700SI-N140V1A2N3707SI-N30V0.03A2N3708SI-N30V0.03A2N3716SI-N100V10A2N3725SI-N80V0.5A2N3740SI-P60V4A2N3741SI-N80V4A2N3742SI-N300V0.05A2N3767SI-N100V4A2N3771SI-N50V30A2N3772SI-N100V20A2N3773SI-N160V16A2N3792SI-P80V10A2N3819N-FET25V20mA2N3820P-FET20V15mA2N3821N-FET50V2.5mA2N3824N-FET50V10mA2N3866SI-N55V0.4A2N3904SI-N60V0.2A2N3906SI-P40V0.2A2N3909P-FET20V10MA2N3958N-FET50V5mA2N3963SI-P80V0.2A2N3972N-FET40V50mA2N4001SI-N100V1A2N4033SI-P80V1A2N4036SI-P90V1A2N409GE-P13V15mA2N4126SI-P25V200mA2N4220N-FET30V0.2A2N4236SI-P80V3A2N427GE-P30V0.4A2N428GE-P30V0.4A2N4286SI-N30V0.05A2N4287SI-N45V0.1A2N4291SI-P40V0.2A2N4302N-FET30V0.5mA2N4347SI-N140V5A2N4348SI-N140V10A2N4351N-FET30V30mA2N4391N-FET40V50mA2N4392N-FET40V25mA2N4393N-FET40V5mA2N4401SI-N60V0.6A2N4403SI-P40V0.6A2N4416N-FET30V15mA2N4420SI-N40V0.2A2N4427SI-N40V0.4A2N4906SI-P80V5A2N4920SI-P80V1A2N4923SI-N80V1A2N5038SI-N150V20A2N5090SI-N55V0.4A2N5109SI-N40V0.5A2N5116P-FET30V5mA2N5154SI-N100V2A2N5179SI-N20V50mA2N5192SI-N80V4A2N5240SI-N375V5A2N5298SI-N80V4A2N5308N-DARL40V0.3A2N5320SI-N100V2A2N5322SI-P100V2A2N5401SI-P160V0.6A2N5416SI-P350V1A2N5433N-FET25V0.4A2N5457N-FET25V1mA2N5458N-FET25V2.9mA2N5460P-FET40V5mA2N5461P-FET40V9mA2N5462P-FET40V16mA2N5484N-FET25V5mA2N5485P-FET25V4mA2N5551SI-N180V0.6A2N5589SI-N36V0.6A2N5639N-FET30V10mA2N5672SI-N150V30A2N5680SI-P120V1A2N5682SI-N120V1A2N5684SI-P80V50A2N5686SI-N80V50A2N5770SI-N30V0.05A2N5771SI-P15V50mA2N5876SI-P80V10A2N5878SI-N80V10A2N5879SI-N60V10A2N5884SI-P80V25A2N5886SI-N80V25A2N6031SI-P140V16A2N6050P-DARL+D60V12A2N6059SI-N100V12A2N6083SI-N36V5A2N6098SI-N70V10A2N6099SI-N70V10A2N6109SI-P60V7A2N6124SI-P45V4A2N6211SI-P275V2A2N6213SI-P400V2A2N6248SI-P110V15A2N6284N-DARL100V20A2N6287P-DARL100V20A2N6292SI-N80V7A2N6356N-DARL50V20A2N6422SI-P500V2A2N6427N-DARL40V0.5A2N6476SI-P130V4A2N6488SI-N90V15A2N6491SI-P90V15A2N6517SI-N350V0.5A2N6520SI-P350V0.5A2N6547SI-N850/400V15A2N6556SI-P100V1A2N6609SI-P160V16A2N6660N-FET60V2A2N6661N-FET90V2A2N6675SI-N400V15A2N6678SI-N400V15A2N6716SI-N60V2A2N6718SI-N100V2A2N6725N-DARL60V2A2N6728SI-P60V2A2N697SI-N60V1A2N7002N-FET60V0.115A2N914SI-N40V0.5A2N918SI-N30V50mA2SA1006BSI-P250V1.5A2SA1009SI-P350V2A2SA1011SI-P160V1.5A2SA1013SI-P160V1A2SA1015SI-P50V0.15A2SA1016SI-P100V0.05A2SA1017SI-P120V50mA2SA1018SI-P250V70mA2SA1020SI-P50V2A2SA1027SI-P50V0.2A2SA1029SI-P30V0.1A2SA1034SI-P35V50mA2SA1037SI-P50V0.4A2SA1048SI-P50V0.15A2SA1049SI-P120V0.1A2SA1061SI-P100V6A2SA1062SI-N120V7A2SA1065SI-P150V10A2SA1084SI-P90V0.1A2SA1103SI-P100V7A2SA1106SI-P140V10A2SA1110SI-P120V0.5A2SA1111SI-P150V1A2SA1112SI-P180V1A2SA1115SI-P50V0.2A2SA1120SI-P35V5A2SA1123SI-P150V50mA2SA1124SI-P150V50mA2SA1127SI-P60V0.1A2SA1141SI-P115V10A2SA1142SI-P180V0.1A2SA1145SI-P150V50mA2SA1150SI-P35V0.8A2SA1156SI-P400V0.5A2SA1160SI-P20V2A2SA1163SI-P120V0.1A2SA1170SI-P200V17A2SA1185SI-P50V7A2SA1186SI-P150V10A2SA1200SI-P150V50mA2SA1201SI-P120V0.8A2SA1206SI-P15V0.05A2SA1207SI-P180V70mA2SA1208SI-P180V0.07A2SA1209SI-P180V0.14A2SA1210SI-P200V0.14A2SA1213SI-P50V2A2SA1215SI-P160V15A2SA1216SI-P180V17A2SA1220ASI-P120V1.2A2SA1221SI-P160V0.5A2SA1225SI-P160V1.5A2SA1227ASI-P140V12A2SA1232SI-P130V10A2SA1241SI-P50V2A2SA1242SI-P35V5A2SA1244SI-P60V5A2SA1249SI-P180V1.5A2SA1261SI-P100V10A2SA1262SI-P60V4A2SA1264NSI-P120V8A2SA1265NSI-P140V10A2SA1266SI-P50V0.15A2SA1268SI-N120V0.1A2SA1270SI-P35V0.5A2SA1271SI-P30V0.8A2SA1275SI-P160V1A2SA1282SI-P20V2A2SA1283SI-P60V1A2SA1286SI-P30V1.5A2SA1287SI-P50V1A2SA1292SI-P80V15A2SA1293SI-P100V5A2SA1294SI-P230V15A2SA1295SI-P230V17A2SA1296SI-P20V2A2SA1298SI-P30V0.8A2SA1300SI-P10V2A2SA1302SI-P200V15A2SA1303SI-P150V14A2SA1306SI-P160V1.5A2SA1306ASI-P180V1.5A2SA1307SI-P60V5A2SA1309SI-P30V0.1A2SA1310SI-P60V0.1A2SA1315SI-P80V2A2SA1316SI-P80V0.1A2SA1317SI-P60V0.2A2SA1318SI-P60V0.2A2SA1319SI-P180V0.7A2SA1321SI-P250V50mA2SA1328SI-P60V12A2SA1329SI-P80V12A2SA1345SI-N50V0.1A2SA1346SI-P50V0.1A2SA1348SI-P50V0.1A2SA1349P-ARRAY80V0.1A2SA1352SI-P200V0.1A2SA1357SI-P35V5A2SA1358SI-P120V1A2SA1359SI-P40V3A2SA1360SI-P150V50mA2SA1361SI-P250V50mA2SA1370SI-P200V0.1A2SA1371ESI-P300V0.1A2SA1376SI-P200V0.1A2SA1380SI-P200V0.1A2SA1381SI-P300V0.1A2SA1382SI-P120V2A2SA1383SI-P180V0.1A2SA1386SI-P160V15A2SA1387SI-P60V5A2SA1392SI-P60V0.2A2SA1396SI-P100V10A2SA1399SI-P55V0.4A2SA1400SI-P400V0.5A2SA1403SI-P80V0.5A2SA1405SI-P120V0.3A2SA1406SI-P200V0.1A2SA1407SI-P150V0.1A2SA1413SI-P600V1A2SA1428SI-P50V2A2SA1431SI-P35V5A2SA1441SI-P100V5A

. . 场效应管原理

场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。有N沟道器件和P沟道器件。有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field

Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）。 1.1

1.1.1

MOS场效应管

MOS场效应管有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类，每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极：

D(Drain) 称为漏极，相当双极型三极管的集电极；

G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极；

S(Source) 称为源极，相当于双极型三极管的发射极。

增强型MOS(EMOS)场效应管

一、工作原理

1．沟道形成原理

当VGS=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。

当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍然不足以形成漏极电流ID。

进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（ VGS(th) 称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟

1

线性电子电路教案

道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）。随着VGS的继续增加，ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0，只有当VGS＞VGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。

电子线路分析与设计 汪振中 编

22 1.4 场效应三极管（JFET）

场效应三极管参与导电的有一种极性的载流子：多子，因此叫单极型三极管，又因这种管子是利用电场效应来控制电流的，所以又称为场效应三极管，它是一种电压控制器件，通过栅源电压GSu来控制漏极电流Di，在放大区，Di的值主要取决于GSu，而基本上与uDS无关，常常通过跨导

来描述双极型三极管的放大作用；因场效应管只有多子参与导电，且多子的浓度不易受温度光照等环境影响，所以与双极型三极管相比，噪声小，不易受外界温度和辐射影响；场效应管因D极与S极PN结反偏，输入电阻很高，栅极几乎不摄取电流，因此输入电阻很大，结型场效应管一般在107Ω以上，MOS场效应管则高达1010Ω。双极型三极管参与导电的有两种极性的载流子：多子和少子。

场效应管根据结构和工作原理不同可分为两大类，一类是结型场效应管，另一类是绝缘栅型场效应管。它们都只有一种载流子(多子)参与导电,所以场效应管被称为单极型器件。

结型场效应管

1.4.1结型场效应管的结构

结型场效应管(Junction Field Effect Transistor)简称JFET，有N沟道JFET和P沟道JFET之分。图给出了JFET的结构示意图及其表示符号。

N(P)沟道JFET，是在一根N（P）型半导体棒两侧通过高浓度扩散制造两个重掺杂P+型（N+）区，则在P+（N+）区和N（P）区的交界处形成两个PN结，将两个P+（N+）区接在一起引出一个电极，称为栅极(Gate)，在两个PN结之间的N（P）型半导体构成导电沟道，一端引出源极，另一端引出漏极（源极和漏极可以互换）。在源极和漏极两个电极间加上一定电压，便在沟道中形成电场，在此电场作用下，形成由多数载流子——自由电子产生的漂移电流。将电子发源端称为源极(Source)，接收端称为漏极(Drain)。根据导电沟道的不同，分为N沟道结型场效应管（其导电沟道是N型） 和P沟道结型场效应管（其导电沟道是P型）