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。

场效应晶体管的应用
场效应晶体管（FET）是一种半导体器件，它的应用十分广泛。

以下是场效应晶体管的一些应用：
1. 放大器：FET可以用作放大器，它具有高输入电阻和低噪声特性，可以放大小信号。

2. 开关：FET可以用作开关，它的开关速度快，功耗低，可以用于高频率的开关电路。

3. 模拟开关：FET可以用作模拟开关，它的阻值可以通过控制栅极电压来改变，可以模拟可变电阻。

4. 滤波器：FET可以用作滤波器，它可以通过控制栅极电压来改变其通导性质，可以实现可调滤波器。

5. 感应加热器：FET可以用作感应加热器的开关，它的开关速度快，功率损耗低，可以实现高效率的加热。

6. 计算机存储器：FET可以用作计算机存储器，它的电容可以通过控制栅极电压来改变，可以实现非易失性存储。

总之，场效应晶体管的应用十分广泛，涵盖了电子学、通信、计算机、医疗等多个领域。

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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。

场效应晶体管工作原理
场效应晶体管，简称场效应管。

它的型号为3DJ、3DO、CS等后加序号和规格号表示。

它的形状与一般三极管相像（如图），并兼有一般三极管体积小、耗电省等特点，但两者的掌握特性却截然不同。

一般三极管是通过掌握基极电流来掌握集电极电流的一种电流掌握型器件，输入阻抗较低。

而场效应管是利用输入电压产生的电场效应来掌握输出电流的一种电压掌握型器件，图几种场效应
它具有输入阻抗高、热稳定性好、便于集成化等优点而得到广泛管的形状
应用。

场效应管按导电机构不同，分结型场效应管和绝缘栅场效应管两种。

下面我们主要争论结型场效应管，并适当介绍绝缘栅场效应管。

1. 结型场效应管
假如采纳某种方法来掌握半导体导电区域的大小，从而使它的电阻发生转变，就能掌握N型半导体中电流。

我们知道，PN结内大多是不能移动的杂质离子，载流子很少，电阻率很高，当它加上反向电压时，PN结就会变宽。

假如在N型半导体两侧制造两个PN结，转变反向电压的大小，就可转变PN结宽度，掌握电子流通区域的大小，从而掌握N型半导体中电流强弱。

结型场效应管正是依据这一基本导电原理制成的。

2.绝缘栅场效应管
绝缘栅场效应管是指栅极和漏极、源极完全绝缘的场效应管，它的输入阻抗更高。

目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS管，它也有N沟道和P沟道两类（分别叫作NMOS和PMOS），其中每一类又可分为增加型和耗尽型两种。

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)。

场效应晶体管的研究与应用场效应晶体管技术是电子学领域中最重要的技术之一。

它的出现改变了传统电子学器件中的主动元件现象，使得电学性能无限接近于模拟器件中理论极限。

在当今的电子技术领域中，场效应晶体管享有极高的地位，它是集成电路的基础，被广泛应用于数字和模拟信号电路中。

本文将从场效应晶体管的历史和结构、性能特点、当前的研究进展和应用方面进行论述。

一、场效应晶体管的历史和结构场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET）是由美国贝尔实验室的肖克利及其学生发明的。

1954年，肖克利发明了第一台晶体管，这一发明引领了整个信息时代的诞生。

场效应晶体管的结构体现了其名称的特性，即晶体管中有一个控制电场，使其电阻受到控制。

与双极晶体管的“加流控电”原理不同，场效应晶体管的导通和断开都在控制电极的电场下进行。

因此，它是一种三电极器件，由栅（Gate）、漏（Drain）和源（Source）三个电极构成。

场效应晶体管的结构主要由半导体材料、绝缘材料和金属材料组成。

它所包含的半导体材料还包括P型、N型和金属氧化物场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）等类型。

P型和N型场效应晶体管的结构类型不同，相对而言，P型场效应晶体管的电荷载流子由空穴构成，形成的晶体管电路称为P型场效应晶体管电路；N型场效应晶体管的电荷载流子由电子构成，形成的晶体管电路称为N型场效应晶体管电路。

二、场效应晶体管的性能特点场效应晶体管具有许多优点，如电路中具有高的输入阻抗，高的增益，低的噪声和低的功耗等。

同时，它还具有高速开关、小型化和方便集成等特点。

这些特性使它成为数字和模拟电路中广泛使用的主动器件。

(一) 高的输入阻抗场效应晶体管的栅极与源极之间的金属绝缘层中没有电池磁场存在，因此，该部分区域内的载流子是通过扩展电场实现的。

当栅极的电压变化时，形成的电场作用于绝缘层表面的电子和空穴，造成载流子的积累或被排斥。

mos晶体管的工作原理MOS晶体管的工作原理。

MOS晶体管，全称金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种常见的电子器件，广泛应用于集成电路和数字电路中。

它的工作原理是基于场效应，通过控制栅极电压来调节源极和漏极之间的电流，从而实现信号放大和开关控制等功能。

MOS晶体管由金属栅极、氧化物绝缘层和半导体衬底组成。

当栅极上施加一个电压时，栅极和半导体之间会形成一个电场，这个电场会影响半导体中的载流子浓度分布，从而改变源极和漏极之间的电流。

栅极电压的变化可以在源极和漏极之间产生电场效应，进而控制电流的变化，实现对信号的放大和调节。

MOS晶体管有两种工作方式，分别是增强型和耗尽型。

增强型MOS晶体管在没有栅极电压的情况下，源极和漏极之间不会有电流通过，需要通过施加正向电压到栅极才能开启。

而耗尽型MOS晶体管在没有栅极电压时，源极和漏极之间会有一定的电流通过，需要通过施加负向电压到栅极才能关闭。

MOS晶体管在数字电路中应用广泛，可以实现逻辑门、存储器等功能。

在集成电路中，MOS晶体管的尺寸越小，功耗越低，速度越快，因此在芯片制造技术不断进步的今天，MOS晶体管已成为集成电路的主要组成部分。

除了在数字电路中的应用，MOS晶体管还可以应用于模拟电路中，实现信号放大、滤波等功能。

通过调节栅极电压，可以实现对信号的放大和调节，因此MOS晶体管在模拟电路中也有着重要的应用价值。

总的来说，MOS晶体管通过栅极电压的调节来控制源极和漏极之间的电流，实现对信号的放大和开关控制。

它在数字电路和模拟电路中都有着广泛的应用，是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。

随着集成电路技术的不断进步，MOS晶体管的性能和应用领域也将不断扩展和深化。

场效应晶体管一、场效应晶体管概述场效应晶体管(FET)简称场效应管，它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、温度系数低、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。

场效应管工作时只有一种极性的载流子参与导电，所以场效应管又称为单极型晶体管。

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（IGFET）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N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。

二、场效应晶体管与半导体晶体管的异同1、外形相同场效应晶体管与半导体晶体管（双极晶体管）的封装外形基本相同，也有B型、F型、G型、TO-3型金属封装外形和S-1型、S-2型、S-4型、TO-92型、CPT型、TO-126型、TO-126FP 型、TO-202型、TO-220型、TO-247型、TO-3P型等塑料封装外形。

2、结构及工作原理不同场效应晶体管属于电压型控制器件，它是依靠控制电场效应来改变导电沟道多数载流子（空穴或电子）的漂移运动而工作的，即用微小的输入变化电压V G来控制较大的沟道输出电流I D，其放大特性（跨导）G M=I D/V G；半导体晶体管属于电流通渠道型控制器件，它是依靠注入到基极区的非平衡少数载流子（电子与空穴）的扩散运动而工作的，即用微小的输入变化电流I b控制较大的输出变化电流I c，其放大倍数β=I c/I b。

场效应晶体管
(Field Effect Transistor,FET)
场效应晶体管（Field Effect Transistor,FET）是一种电子器件，它采用外加电场控制导通，具有较大的电阻比和低电流消耗特性。

它也可称作“无源三极管”或“开关晶体管”，是目前最常用的晶体管之一。

它由两个极区和一个通道区构成，其构造与普通的三极管不同，是一种半导体器件。

FET由一个n极（发射极）、一个p极（收集极）和一个沟道（通道）构成，它的工作原理是通过外加的电场作用在沟道上，来控制沟道的导通状态，从而对输出电流产生控制作用，因此，FET又被称为“无源三极管”或“开关晶体管”。

FET有大电阻比、低电流消耗等特点，可用作放大器、滤波器、阻断器等，广泛应用于电子电路中。

场效应晶体管的主要材料
场效应晶体管的主要材料包括：衬底、栅极、源极和漏极。

衬底通常是硅基材料，如单晶硅、多晶硅或硅石英等，它是整个晶体管的基础。

栅极是放置在衬底上的一个金属片或半导体材料，它通过与衬底之间的绝缘层实现对源极和漏极之间电流的控制。

源极和漏极通常是金属或半导体材料，它们通过与栅极之间的绝缘层相连，形成源漏区，是晶体管的电流输出端口。

这些材料的性能和制备工艺对晶体管的性能和可靠性有着重要的影响。

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