场效应晶体管

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。

场效应晶体管制造实验流程
场效应晶体管（Field-Effect Transistor，简称FET）的制造实验流程主要包括以下几个步骤：
1.基片准备：选择适合制造FET的硅基片，并进行清洗和表
面处理，以确保基片表面的平整和纯净。

2.氧化层制备：将基片放入高温氧化炉中，在高温下用氧化
方法在基片上生长一层氧化层，通常用作绝缘层或栅氧化层。

3.接极制作：在氧化层上面用光刻技术和蚀刻工艺，制作晶
体管的接极区。

4.蚀刻阻挡层：在接极制作完成后，在基片表面涂覆一层光
刻胶，用于保护接极区不受后续的蚀刻过程影响。

5.栅电极制作：在光刻胶上加热固化，然后使用光刻技术将
栅金属电极的形状曝光到光刻胶上，并用金属蒸镀或化学气相沉积技术在基片表面沉积制作栅电极所需的金属层。

6.接极和源极接触制作：去除光刻胶并进行金属蒸镀或化学
气相沉积，以在接极和源极区域铺设金属层，与接极区和源极区的半导体接触形成导电通道。

7.掺杂：使用离子注入或扩散等技术，向接极和源极区域注
入或扩散掺杂剂，以改变其电性质。

8.清洗和测试：清洗基片并检查FET器件的工作情况，包括
电阻、电流、电压等参数的测试。

9.封装和封装测试：将FET器件封装在适当的封装中，并进
行封装测试，以验证器件的稳定性和可靠性。

以上是场效应晶体管制造实验的一般流程，不同实验室或实验条件可能略有差异。

同时，更高级的FET器件，如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或CMOS（互补金属氧化物半导体）器件，制造流程可能更加复杂。

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。

一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。

它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108W～109W）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

一、场效应管的分类场效应管分结型、绝缘栅型两大类。

结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。

目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。

按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。

若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。

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。

见下图。

二、场效应晶体管的型号命名方法现行场效应管有两种命名方法。

第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。

第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。

例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。

第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。

例如CS14A、CS45G等。

三、场效应管的参数1、IDSS —饱和漏源电流。

场效应管的作用、规格及分类1.什么叫场效应管？FET是Field-Effect-Transistor的缩写,即为场效应晶体管。

一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。

FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。

然而，由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同，能构成技术性能非常好的电路。

2. 场效应管的工作原理：(a) JFET的概念图(b) JFET的符号图1(b)门极的箭头指向为p指向 n方向，分别表示内向为n沟道JFET，外向为p沟道JFET。

图1（a）表示n沟道JFET的特性例。

以此图为基础看看JFET的电气特性的特点。

首先，门极-源极间电压以0V时考虑（VGS =0）。

在此状态下漏极-源极间电压VDS 从0V增加，漏电流ID几乎与VDS 成比例增加，将此区域称为非饱和区。

VDS 达到某值以上漏电流ID 的变化变小，几乎达到一定值。

此时的ID 称为饱和漏电流（有时也称漏电流用IDSS 表示。

与此IDSS 对应的VDS 称为夹断电压VP ，此区域称为饱和区。

其次在漏极-源极间加一定的电压VDS (例如0.8V)，VGS 值从0开始向负方向增加，ID 的值从IDSS 开始慢慢地减少，对某VGS 值ID =0。

将此时的VGS 称为门极-源极间遮断电压或者截止电压，用VGS (off)示。

n沟道JFET的情况则VGS (off) 值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID =0的VGS 因为很困难,在放大器使用的小信号JFET时,将达到ID=0.1-10μA 的VGS 定义为VGS (off) 的情况多些。

关于JFET为什么表示这样的特性，用图作以下简单的说明。

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I，用以门D"。

负电容场效应晶体管负电容场效应晶体管（NCFET）是一种重要的电子元件，在现代电子技术中发挥着重要作用。

它利用了负电容效应来控制电流流动，具有高速、低功耗和高可靠性等优点。

本文将从NCFET的基本原理、结构特点以及应用领域等方面进行介绍。

我们来了解一下NCFET的基本原理。

负电容场效应晶体管是一种双栅极晶体管，它由一个源极、漏极、栅极和控制栅极组成。

其工作原理是通过调节栅极电压来控制源漏电流的大小。

当栅极电压变化时，形成了一个负电容区域，这个区域可以改变沟道的电荷分布，从而调节电流的流动。

与传统的晶体管相比，NCFET的负电容效应可以提供更高的速度和更低的功耗。

NCFET的结构特点是它具有两个栅极，分别是源端栅极和漏端栅极。

这两个栅极可以分别对沟道区域进行控制，从而实现对电流的精确调节。

此外，NCFET还具有较高的开关速度和较低的漏电流，使其在高频率应用和低功耗设备中得到广泛应用。

负电容场效应晶体管在许多领域都有广泛的应用。

首先，在数字集成电路中，NCFET可以用来构建高性能的逻辑门电路和存储单元。

其高速、低功耗的特点使得它在高性能计算和通信设备中有着重要的地位。

其次，在模拟电路中，NCFET可以用来构建高精度的放大器和滤波器，提供更好的信号处理能力。

此外，NCFET还可以应用于光电子器件、传感器等领域，为这些领域的发展提供了新的可能性。

需要注意的是，虽然负电容场效应晶体管具有许多优点，但在实际应用中仍然存在一些挑战。

例如，制造过程的复杂性、工艺的成本以及稳定性等问题需要解决。

此外，由于NCFET是一种新型器件，其在可靠性和可扩展性方面还有待进一步研究和改进。

负电容场效应晶体管是一种具有重要意义的电子元件。

它利用了负电容效应来控制电流流动，具有高速、低功耗和高可靠性等优点。

NCFET在数字集成电路、模拟电路、光电子器件等领域都有广泛的应用。

尽管存在一些挑战，但随着技术的不断进步，相信NCFET将在未来发展中发挥更加重要的作用。

场效应晶体管的分类及使用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。

见附图1。

MOS场效应晶体管使用注意事项。

MOS场效应晶体管在使用时应注意分类，不能随意互换。

MOS场效应晶体管由于输入阻抗高（包括MOS集成电路）极易被静电击穿，使用时应注意以下规则：1.MOS器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。

也可用细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装2.取出的MOS器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。

3.焊接用的电烙铁必须良好接地。

4.在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，再MOS器件焊接完成后在分开。

5.MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。

拆机时顺序相反。

6.电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。

7.MOS场效应晶体管的栅极在允许条件下，最好接入保护二极管。

在检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。

●场效应管的测试。

下面以常用的3DJ型N沟道结型场效应管为例解释其测试方法：3DJ型结型场效应管可看作一只NPN型的晶体三极管，栅极G对应基极b，漏极D对应集电极c，源极S对应发射极e。

所以只要像测量晶体三极管那样测PN结的正、反向电阻既可。

把万用表拨在R*100挡用黑表笔接场效应管其中一个电极，红表笔分别接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是场效应管的栅极。

红表笔接的就是漏极或源极。

对结型场效应管而言，漏极和源极可以互换。

对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。

目前常用的结型场效应管和MOS型绝缘栅场效应管的管脚顺序如图2所示。

●场效应晶体管的好坏的判断。

先用MF10型万用表R*100KΩ挡（内置有15V电池），把负表笔（黑）接栅极（G），正表笔（红）接源极（S）。

给栅、源极之间充电，此时万用表指针有轻微偏转。

概述场效应晶体管：英文名称为Field Effect Transistor，缩写为FET，简称场效应管。

各类场效应管根据其沟道所采用的半导体材料，可分为N型沟道和P型沟道两种。

所谓沟道，就是电流通道。

半导体的场效应，是在半导体表面的垂直方向上加一电场时，电子和空穴在表面电场作用下发生运动，半导体表面载流子的重新分布，因而半导体表面的导电能力受到电场的作用而改变，即改变为加电压的大小和方向，可以控制半导体表面层中多数载流子的浓度和类型，或控制PN结空间电荷区的宽度，这种现象称半导体的场效应。

场效应管属于电压控制元件，这一点类似于电子管的三极管，但它的构造与工作原理和电子管是截然不同的，与双极型晶体管相比，场效应晶体管具有如下特点：（1）输入阻抗高；（2）输入功耗小；（3）温度稳定性好；（4）信号放大稳定性好，信号失真小；（5）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。

根据构造和工艺的不同，场效应管分为结型和绝缘型两大类。

结型场效应管图十一(a)是结型场效应管的结构示意图。

图十一(b)是N型导电沟道结型场效应管的电路符号。

在两个高掺杂的P区中间，夹着一层低掺杂的N区（N区一般做得很薄），形成了两个PN结。

在N区的两端各做一个欧姆接触电极，在两个P区上也做上欧姆电极，并把这两个P区连起来，就构成了一个场效应管。

从N型区引出的两个电极分别为源极S和漏极D，从两个P区引出的电极叫栅极G，很薄的N 区称为导电沟道。

绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管又分为增强型和耗尽型两种，我们称在正常情况下导通的为耗尽型场效应管，在正常情况下断开的称增强型效应管。

增强型场效应管特点：当Vgs = 0时Id(漏极电流) = 0，只有当Vgs增加到某一个值时才开始导通，有漏极电流产生。

并称开始出现漏极电流时的栅源电压Vgs为开启电压。

耗尽型场效应管的特点，它可以在正或负的栅源电压(正或负偏压)下工作，而且栅极上基本无栅流(非常高的输入电阻)。