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MOS管
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雙極型晶體管把輸入端電流的微小變化放大后，在輸出端輸出一個(gè)大的電流變化。雙極型晶體管的增益就定義為輸出輸入電流之比（beta）。另一種晶體管，叫做場(chǎng)效應(yīng)管（FET），把輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的transconductance， 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。
場(chǎng)效應(yīng)管的名字也來(lái)源于它的輸入端（稱(chēng)為gate）通過(guò)投影一個(gè)電場(chǎng)在一個(gè)絕緣層上來(lái)影響流過(guò)晶體管的電流。事實(shí)上沒(méi)有電流流過(guò)這個(gè)絕緣體，所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化硅來(lái)作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱(chēng)為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，或,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）。因?yàn)镸OS管更小更省電，所以他們已經(jīng)在很多應(yīng)用場(chǎng)合取代了雙極型晶體管。
首先考察一個(gè)更簡(jiǎn)單的器件－MOS電容－能更好的理解MOS管。這個(gè)器件有兩個(gè)電極，一個(gè)是金屬，另一個(gè)是extrinsic silicon，他們之間由一薄層二氧化硅分隔開(kāi)（圖1.22A）。金屬極就是GATE，而半導(dǎo)體端就是backgate或者body。他們之間的絕緣氧化層稱(chēng)為gate dielectric。圖示中的器件有一個(gè)輕摻雜P型硅做成的backgate。這個(gè)MOS 電容的電特性能通過(guò)把backgate接地，gate接不同的電壓來(lái)說(shuō)明。圖1.22A中的MOS電容的GATE電位是0V。金屬GATE和半導(dǎo)體BACKGATE在WORK FUNCTION上的差異在電介質(zhì)上產(chǎn)生了一個(gè)小電場(chǎng)。圖示的器件中，這個(gè)電場(chǎng)使金屬極帶輕微的正電位，P型硅負(fù)電位。這個(gè)電場(chǎng)把硅中底層的電子吸引到表面來(lái)，它同時(shí)把空穴排斥出表面。這個(gè)電場(chǎng)太弱了，所以載流子濃度的變化非常小，對(duì)器件整體的特性影響也非常小。
圖1.22B中是當(dāng)MOS電容的GATE相對(duì)于BACKGATE正偏置時(shí)發(fā)生的情況。穿過(guò)GATE DIELECTRIC的電場(chǎng)加強(qiáng)了，有更多的電子從襯底被拉了上來(lái)。同時(shí)，空穴被排斥出表面。隨著GATE電壓的升高，會(huì)出現(xiàn)表面的電子比空穴多的情況。由于過(guò)剩的電子，硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉(zhuǎn)被稱(chēng)為inversion，反轉(zhuǎn)的硅層叫做channel。隨著GATE電壓的持續(xù)不斷升高，越來(lái)越多的電子在表面積累，channel變成了強(qiáng)反轉(zhuǎn)。Channel形成時(shí)的電壓被稱(chēng)為閾值電壓Vt。當(dāng)GATE和BACKGATE之間的電壓差小于閾值電壓時(shí)，不會(huì)形成channel。當(dāng)電壓差超過(guò)閾值電壓時(shí)，channel就出現(xiàn)了。
圖1.22 MOS電容：（A）未偏置（VBG＝0V），（B）反轉(zhuǎn)（VBG＝3V），（C）積累（VBG＝-3V）。
圖1.22C中是當(dāng)MOS電容的GATE相對(duì)于backgate是負(fù)電壓時(shí)的情況。電場(chǎng)反轉(zhuǎn)，往表面吸引空穴排斥電子。硅表層看上去更重的摻雜了，這個(gè)器件被認(rèn)為是處于accumulation狀態(tài)了。
MOS電容的特性能被用來(lái)形成MOS管。圖1.23A是最終器件的截面圖。Gate，電介質(zhì)和backgate保持原樣。在GATE的兩邊是兩個(gè)額外的選擇性摻雜的區(qū)域。其中一個(gè)稱(chēng)為source，另一個(gè)稱(chēng)為drain。假設(shè)source 和backgate都接地，drain接正電壓。只要GATE對(duì)BACKGATE的電壓仍舊小于閾值電壓，就不會(huì)形成channel。Drain和backgate之間的PN結(jié)反向偏置，所以只有很小的電流從drain流向backgate。如果GATE電壓超過(guò)了閾值電壓，在GATE電介質(zhì)下就出現(xiàn)了channel。這個(gè)channel就像一薄層短接drain和source的N型硅。由電子組成的電流從source通過(guò)channel流到drain�？偟膩�(lái)說(shuō)，只有在gate 對(duì)source電壓V 超過(guò)閾值電壓Vt時(shí)，才會(huì)有drain電流。
圖1.23 MOSFET晶體管的截面圖：NMOS（A）和PMOS（B）。在圖中，S＝Source，G=Gate,D=Drain。雖然backgate圖上也有，但沒(méi)有說(shuō)明。
MOS管的source和drain是可以對(duì)調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱(chēng)的。在對(duì)稱(chēng)的MOS管中，對(duì)soure和drain的標(biāo)注有一點(diǎn)任意性。定義上，載流子流出source，流入drain。因此Source和drain的身份就靠器件的偏置來(lái)決定了。有時(shí)晶體管上的偏置電壓是不定的，兩個(gè)引線(xiàn)端就會(huì)互相對(duì)換角色。這種情況下，電路設(shè)計(jì)師必須指定一個(gè)是drain另一個(gè)是source。
Source和drain不同摻雜不同幾何形狀的就是非對(duì)稱(chēng)MOS管。制造非對(duì)稱(chēng)晶體管有很多理由，但所有的最終結(jié)果都是一樣的。一個(gè)引線(xiàn)端被優(yōu)化作為drain，另一個(gè)被優(yōu)化作為source。如果drain和source對(duì)調(diào)，這個(gè)器件就不能正常工作了。
圖1.23A中的晶體管有N型channel所有它稱(chēng)為N-channel MOS管，或NMOS。P-channel MOS（PMOS）管也存在。圖1.23B中就是一個(gè)由輕摻雜的N型BACKGATE和P型source和drain組成的PMOS管。如果這個(gè)晶體管的GATE相對(duì)于BACKGATE正向偏置，電子就被吸引到表面，空穴就被排斥出表面。硅的表面就積累，沒(méi)有channel形成。如果GATE相對(duì)于BACKGATE反向偏置，空穴被吸引到表面，channel形成了。因此PMOS管的閾值電壓是負(fù)值。由于NMOS管的閾值電壓是正的，PMOS的閾值電壓是負(fù)的，所以工程師們通常會(huì)去掉閾值電壓前面的符號(hào)。一個(gè)工程師可能說(shuō)，“PMOS Vt從0.6V上升到0.7V”， 實(shí)際上PMOS的Vt是從-0.6V下降到-0.7V。
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初學(xué)者-----場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
轉(zhuǎn)自電子報(bào)
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場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應(yīng)管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱(chēng)為雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高（108～109Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。
一、場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)
場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類(lèi)。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）因有兩個(gè)PN結(jié)而得名，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（JGFET）則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。目前在絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中，應(yīng)用最為廣泛的是MOS場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管（即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET）；此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管，以及最近剛問(wèn)世的πMOS場(chǎng)效應(yīng)管、VMOS功率模塊等。
按溝道半導(dǎo)體材料的不同，結(jié)型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導(dǎo)電方式來(lái)劃分，場(chǎng)效應(yīng)管又可分成耗盡型與增強(qiáng)型。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和增強(qiáng)型；P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類(lèi)。見(jiàn)下圖。
一、場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)
場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類(lèi)。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）因有兩個(gè)PN結(jié)而得名，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（JGFET）則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。目前在絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中，應(yīng)用最為廣泛的是MOS場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管（即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET）；此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管，以及最近剛問(wèn)世的πMOS場(chǎng)效應(yīng)管、VMOS功率模塊等。
按溝道半導(dǎo)體材料的不同，結(jié)型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導(dǎo)電方式來(lái)劃分，場(chǎng)效應(yīng)管又可分成耗盡型與增強(qiáng)型。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和增強(qiáng)型；P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類(lèi)。見(jiàn)下圖。
二、場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào)命名方法
現(xiàn)行有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，O代表絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。第二位字母代表 材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C 是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管。
第二種命名方法是CS××#，CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)，#用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。
三、場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)
場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)很多，包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，但一般使用時(shí)關(guān)注以下主要參數(shù)：
1、I DSS — 飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓U GS=0時(shí)的漏源電流。
2、UP — 夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。
3、UT — 開(kāi)啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。
4、gM — 跨導(dǎo)。是表示柵源電壓U GS — 對(duì)漏極電流I D的控制能力，即漏極電流I D變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM 是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。
5、BUDS — 漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS。
6、PDSM — 最大耗散功率。也是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量。
7、IDSM — 最大漏源電流。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過(guò)IDSM
幾種常用的場(chǎng)效應(yīng)三極管的主要參數(shù)
四、場(chǎng)效應(yīng)管的作用
1、場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
2、場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4、場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。
五、場(chǎng)效應(yīng)管的測(cè)試
1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的管腳識(shí)別：
場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚�(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KΩ時(shí)，則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。
2、判定柵極
用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極，紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很小，說(shuō)明均是正向電阻，該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。
制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱(chēng)的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。
注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測(cè)量時(shí)只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。
3、估測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力
將萬(wàn)用表?yè)艿絉×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，相當(dāng)于給場(chǎng)效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G，將人體的感應(yīng)電壓作為輸入信號(hào)加到柵極上。由于管子的放大作用，UDS和ID都將發(fā)生變化，也相當(dāng)于D-S極間電阻發(fā)生變化，可觀察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極時(shí)表針擺動(dòng)很小，說(shuō)明管子的放大能力較弱；若表針不動(dòng)，說(shuō)明管子已經(jīng)損壞。
由于人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較高，而不同的場(chǎng)效應(yīng)管用電阻檔測(cè)量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同，因此用手捏柵極時(shí)表針可能向右擺動(dòng)，也可能向左擺動(dòng)。少數(shù)的管子RDS減小，使表針向右擺動(dòng)，多數(shù)管子的RDS增大，表針向左擺動(dòng)。無(wú)論表針的擺動(dòng)方向如何，只要能有明顯地?cái)[動(dòng)，就說(shuō)明管子具有放大能力。
本方法也適用于測(cè)MOS管。為了保護(hù)MOS場(chǎng)效應(yīng)管，必須用手握住螺釘旋具絕緣柄，用金屬桿去碰柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極上，將管子損壞。
MOS管每次測(cè)量完畢，G-S結(jié)電容上會(huì)充有少量電荷，建立起電壓UGS，再接著測(cè)時(shí)表針可能不動(dòng)，此時(shí)將G-S極間短路一下即可。
1、場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
2、場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4、場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。
五、場(chǎng)效應(yīng)管的測(cè)試
1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的管腳識(shí)別：
場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚�(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KΩ時(shí)，則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。
2、判定柵極
用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極，紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很小，說(shuō)明均是正向電阻，該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。
制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱(chēng)的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。
注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測(cè)量時(shí)只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。
3、估測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力
將萬(wàn)用表?yè)艿絉×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，相當(dāng)于給場(chǎng)效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G，將人體的感應(yīng)電壓作為輸入信號(hào)加到柵極上。由于管子的放大作用，UDS和ID都將發(fā)生變化，也相當(dāng)于D-S極間電阻發(fā)生變化，可觀察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極時(shí)表針擺動(dòng)很小，說(shuō)明管子的放大能力較弱；若表針不動(dòng)，說(shuō)明管子已經(jīng)損壞。
由于人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較高，而不同的場(chǎng)效應(yīng)管用電阻檔測(cè)量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同，因此用手捏柵極時(shí)表針可能向右擺動(dòng)，也可能向左擺動(dòng)。少數(shù)的管子RDS減小，使表針向右擺動(dòng)，多數(shù)管子的RDS增大，表針向左擺動(dòng)。無(wú)論表針的擺動(dòng)方向如何，只要能有明顯地?cái)[動(dòng)，就說(shuō)明管子具有放大能力。
本方法也適用于測(cè)MOS管。為了保護(hù)MOS場(chǎng)效應(yīng)管，必須用手握住螺釘旋具絕緣柄，用金屬桿去碰柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極上，將管子損壞。
MOS管每次測(cè)量完畢，G-S結(jié)電容上會(huì)充有少量電荷，建立起電壓UGS，再接著測(cè)時(shí)表針可能不動(dòng)，此時(shí)將G-S極間短路一下即可。
目前常用的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和MOS型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的管腳順序如下圖所示。
六、常用場(chǎng)效用管
1、MOS場(chǎng)效應(yīng)管
即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管，英文縮寫(xiě)為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最高可達(dá)1015Ω）。它也分N溝道管和P溝道管，符號(hào)如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據(jù)導(dǎo)電方式的不同，MOSFET又分增強(qiáng)型、耗盡型。所謂增強(qiáng)型是指：當(dāng)VGS=0時(shí)管子是呈截止?fàn)顟B(tài)，加上正確的VGS后，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而“增強(qiáng)”了該區(qū)域的載流子，形成導(dǎo)電溝道。耗盡型則是指，當(dāng)VGS=0時(shí)即形成溝道，加上正確的VGS時(shí)，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉(zhuǎn)向截止。
以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個(gè)高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通，二者總保持等電位。圖1（a）符號(hào)中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當(dāng)漏接電源正極，源極接電源負(fù)極并使VGS=0時(shí)，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當(dāng)VGS大于管子的開(kāi)啟電壓VTN（一般約為+2V）時(shí)，N溝道管開(kāi)始導(dǎo)通，形成漏極電流ID。
1、MOS場(chǎng)效應(yīng)管
即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管，英文縮寫(xiě)為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最高可達(dá)1015Ω）。它也分N溝道管和P溝道管，符號(hào)如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據(jù)導(dǎo)電方式的不同，MOSFET又分增強(qiáng)型、耗盡型。所謂增強(qiáng)型是指：當(dāng)VGS=0時(shí)管子是呈截止?fàn)顟B(tài)，加上正確的VGS后，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而“增強(qiáng)”了該區(qū)域的載流子，形成導(dǎo)電溝道。耗盡型則是指，當(dāng)VGS=0時(shí)即形成溝道，加上正確的VGS時(shí)，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉(zhuǎn)向截止。
以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個(gè)高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通，二者總保持等電位。圖1（a）符號(hào)中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當(dāng)漏接電源正極，源極接電源負(fù)極并使VGS=0時(shí)，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當(dāng)VGS大于管子的開(kāi)啟電壓VTN（一般約為+2V）時(shí)，N溝道管開(kāi)始導(dǎo)通，形成漏極電流ID。
國(guó)產(chǎn)N溝道MOSFET的典型產(chǎn)品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）。它們的管腳排列（底視圖）見(jiàn)圖2。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時(shí)各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內(nèi)，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時(shí)，全部引線(xiàn)也應(yīng)短接。在測(cè)量時(shí)應(yīng)格外小心，并采取相應(yīng)的防靜電感措施。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．準(zhǔn)備工作
測(cè)量之前，先把人體對(duì)地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導(dǎo)線(xiàn)與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開(kāi)，然后拆掉導(dǎo)線(xiàn)。
（2）．判定電極
將萬(wàn)用表?yè)苡赗×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無(wú)窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測(cè)量，S-D之間的電阻值應(yīng)為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品，S極與管殼接通，據(jù)此很容易確定S極。
（3）．檢查放大能力（跨導(dǎo)）
將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩個(gè)柵極G1、G2。為區(qū)分之，可用手分別觸摸G1、G2極，其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極。
目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護(hù)二極管，平時(shí)就不需要把各管腳短路了。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時(shí)各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內(nèi)，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時(shí)，全部引線(xiàn)也應(yīng)短接。在測(cè)量時(shí)應(yīng)格外小心，并采取相應(yīng)的防靜電感措施。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．準(zhǔn)備工作
測(cè)量之前，先把人體對(duì)地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導(dǎo)線(xiàn)與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開(kāi)，然后拆掉導(dǎo)線(xiàn)。
（2）．判定電極
將萬(wàn)用表?yè)苡赗×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無(wú)窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測(cè)量，S-D之間的電阻值應(yīng)為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品，S極與管殼接通，據(jù)此很容易確定S極。
（3）．檢查放大能力（跨導(dǎo)）
將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩個(gè)柵極G1、G2。為區(qū)分之，可用手分別觸摸G1、G2極，其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極。
目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護(hù)二極管，平時(shí)就不需要把各管腳短路了。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管使用注意事項(xiàng)。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在使用時(shí)應(yīng)注意分類(lèi)，不能隨意互換。MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時(shí)應(yīng)注意以下規(guī)則：
（1）. MOS器件出廠時(shí)通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個(gè)塑料袋裝。也可用細(xì)銅線(xiàn)把各個(gè)引腳連接在一起，或用錫紙包裝
（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動(dòng)，應(yīng)用金屬盤(pán)來(lái)盛放待用器件。
（3）. 焊接用的電烙鐵必須良好接地。
（4）. 在焊接前應(yīng)把電路板的電源線(xiàn)與地線(xiàn)短接，再M(fèi)OS器件焊接完成后在分開(kāi)。
（5）. MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機(jī)時(shí)順序相反。
（6）.電路板在裝機(jī)之前，要用接地的線(xiàn)夾子去碰一下機(jī)器的各接線(xiàn)端子，再把電路板接上去。
（7）. MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護(hù)二極管。在檢修電路時(shí)應(yīng)注意查證原有的保護(hù)二極管是否損壞。
2、VMOS場(chǎng)效應(yīng)管
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管（VMOSFET）簡(jiǎn)稱(chēng)VMOS管或功率場(chǎng)效應(yīng)管，其全稱(chēng)為V型槽MOS場(chǎng)效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來(lái)的高效、功率開(kāi)關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高（≥108W）、驅(qū)動(dòng)電流�。ㄗ笥�0.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導(dǎo)的線(xiàn)性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點(diǎn)集于一身，因此在電壓放大器（電壓放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)千倍）、功率放大器、開(kāi)關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。
眾所周知，傳統(tǒng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動(dòng)。VMOS管則不同，從左下圖上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn):第一，金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導(dǎo)電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流動(dòng)，而是自重?fù)诫sN+區(qū)（源極S）出發(fā)，經(jīng)過(guò)P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū)，最后垂直向下到達(dá)漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，因?yàn)榱魍ń孛娣e增大，所以能通過(guò)大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在使用時(shí)應(yīng)注意分類(lèi)，不能隨意互換。MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時(shí)應(yīng)注意以下規(guī)則：
（1）. MOS器件出廠時(shí)通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個(gè)塑料袋裝。也可用細(xì)銅線(xiàn)把各個(gè)引腳連接在一起，或用錫紙包裝
（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動(dòng)，應(yīng)用金屬盤(pán)來(lái)盛放待用器件。
（3）. 焊接用的電烙鐵必須良好接地。
（4）. 在焊接前應(yīng)把電路板的電源線(xiàn)與地線(xiàn)短接，再M(fèi)OS器件焊接完成后在分開(kāi)。
（5）. MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機(jī)時(shí)順序相反。
（6）.電路板在裝機(jī)之前，要用接地的線(xiàn)夾子去碰一下機(jī)器的各接線(xiàn)端子，再把電路板接上去。
（7）. MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護(hù)二極管。在檢修電路時(shí)應(yīng)注意查證原有的保護(hù)二極管是否損壞。
2、VMOS場(chǎng)效應(yīng)管
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管（VMOSFET）簡(jiǎn)稱(chēng)VMOS管或功率場(chǎng)效應(yīng)管，其全稱(chēng)為V型槽MOS場(chǎng)效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來(lái)的高效、功率開(kāi)關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高（≥108W）、驅(qū)動(dòng)電流�。ㄗ笥�0.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導(dǎo)的線(xiàn)性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點(diǎn)集于一身，因此在電壓放大器（電壓放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)千倍）、功率放大器、開(kāi)關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。
眾所周知，傳統(tǒng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動(dòng)。VMOS管則不同，從左下圖上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn):第一，金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導(dǎo)電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流動(dòng)，而是自重?fù)诫sN+區(qū)（源極S）出發(fā)，經(jīng)過(guò)P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū)，最后垂直向下到達(dá)漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，因?yàn)榱魍ń孛娣e增大，所以能通過(guò)大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)VMOS場(chǎng)效應(yīng)管的主要廠家有877廠、天津半導(dǎo)體器件四廠、杭州電子管廠等，典型產(chǎn)品有VN401、VN672、VMPT2等。表1列出六種VMOS管的主要參數(shù)。其中，IRFPC50的外型如右上圖所示。
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．判定柵極G
將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1k檔分別測(cè)量三個(gè)管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無(wú)窮大，并且交換表筆后仍為無(wú)窮大，則證明此腳為G極，因?yàn)樗土硗鈨蓚�(gè)管腳是絕緣的。
（2）．判定源極S、漏極D
由圖1可見(jiàn)，在源-漏之間有一個(gè)PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識(shí)別S極與D極。用交換表筆法測(cè)兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時(shí)黑表筆的是S極，紅表筆接D極。
（3）．測(cè)量漏-源通態(tài)電阻RDS（on）
將G-S極短路，選擇萬(wàn)用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。
由于測(cè)試條件不同，測(cè)出的RDS（on）值比手冊(cè)中給出的典型值要高一些。例如用500型萬(wàn)用表R×1檔實(shí)測(cè)一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。
（4）．檢查跨導(dǎo)
將萬(wàn)用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導(dǎo)愈高。
（1）．判定柵極G
將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1k檔分別測(cè)量三個(gè)管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無(wú)窮大，并且交換表筆后仍為無(wú)窮大，則證明此腳為G極，因?yàn)樗土硗鈨蓚�(gè)管腳是絕緣的。
（2）．判定源極S、漏極D
由圖1可見(jiàn)，在源-漏之間有一個(gè)PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識(shí)別S極與D極。用交換表筆法測(cè)兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時(shí)黑表筆的是S極，紅表筆接D極。
（3）．測(cè)量漏-源通態(tài)電阻RDS（on）
將G-S極短路，選擇萬(wàn)用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。
由于測(cè)試條件不同，測(cè)出的RDS（on）值比手冊(cè)中給出的典型值要高一些。例如用500型萬(wàn)用表R×1檔實(shí)測(cè)一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。
（4）．檢查跨導(dǎo)
將萬(wàn)用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導(dǎo)愈高。
注意事項(xiàng)：
（1）VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對(duì)于P溝道管，測(cè)量時(shí)應(yīng)交換表筆的位置。
（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護(hù)二極管，本檢測(cè)方法中的1、2項(xiàng)不再適用。
（3）目前市場(chǎng)上還有一種VMOS管功率模塊，專(zhuān)供交流電機(jī)調(diào)速器、逆變器使用。例如美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。
（4）現(xiàn)在市售VNF系列（N溝道）產(chǎn)品，是美國(guó)Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場(chǎng)效應(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號(hào)低頻跨導(dǎo)gm=2000μS。適用于高速開(kāi)關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。
（5）使用VMOS管時(shí)必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達(dá)到30W
七、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較
（1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
（2）場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱(chēng)之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱(chēng)之為雙極型器件。
（3）有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
（4）場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用
（1）VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對(duì)于P溝道管，測(cè)量時(shí)應(yīng)交換表筆的位置。
（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護(hù)二極管，本檢測(cè)方法中的1、2項(xiàng)不再適用。
（3）目前市場(chǎng)上還有一種VMOS管功率模塊，專(zhuān)供交流電機(jī)調(diào)速器、逆變器使用。例如美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。
（4）現(xiàn)在市售VNF系列（N溝道）產(chǎn)品，是美國(guó)Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場(chǎng)效應(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號(hào)低頻跨導(dǎo)gm=2000μS。適用于高速開(kāi)關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。
（5）使用VMOS管時(shí)必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達(dá)到30W
七、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較
（1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
（2）場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱(chēng)之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱(chēng)之為雙極型器件。
（3）有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
（4）場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用
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場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
轉(zhuǎn)自中關(guān)村在線(xiàn)
轉(zhuǎn)自中關(guān)村在線(xiàn)
場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)效應(yīng)管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱(chēng)為雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱(chēng)為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高（108～109Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。
一、場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi) 場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類(lèi)。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）因有兩個(gè)PN結(jié)而得名，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（JGFET）則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。目前在絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中，應(yīng)用最為廣泛的是MOS場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管（即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET）；此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管，以及最近剛問(wèn)世的πMOS場(chǎng)效應(yīng)管、VMOS功率模塊等�！ “礈系腊雽�(dǎo)體材料的不同，結(jié)型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導(dǎo)電方式來(lái)劃分，場(chǎng)效應(yīng)管又可分成耗盡型與增強(qiáng)型。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的�！ �(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和增強(qiáng)型；P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類(lèi)。見(jiàn)下圖。
二、場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào)命名方法 現(xiàn)行有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，O代表絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C 是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管�！ 〉诙N命名方法是CS××#，CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)，#用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。
三、場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)很多，包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，但一般使用時(shí)關(guān)注以下主要參數(shù)：
1、I DSS — 飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓U GS=0時(shí)的漏源電流。
2、UP — 夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。
3、UT — 開(kāi)啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。
4、gM — 跨導(dǎo)。是表示柵源電壓U GS — 對(duì)漏極電流I D的控制能力，即漏極電流I D變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM 是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。
5、BUDS — 漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS。
6、PDSM — 最大耗散功率。也是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量。
7、IDSM — 最大漏源電流。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過(guò)IDSM 幾種常用的場(chǎng)效應(yīng)三極管的主要參數(shù)
四、場(chǎng)效應(yīng)管的作用
1、場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
2、場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4、場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。
五、場(chǎng)效應(yīng)管的測(cè)試
1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的管腳識(shí)別：
場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚�(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KΩ時(shí)，則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。
2、判定柵極
用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極，紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很小，說(shuō)明均是正向電阻，該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。
制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱(chēng)的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。
注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測(cè)量時(shí)只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。
3、估測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力
將萬(wàn)用表?yè)艿絉×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，相當(dāng)于給場(chǎng)效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G，將人體的感應(yīng)電壓作為輸入信號(hào)加到柵極上。由于管子的放大作用，UDS和ID都將發(fā)生變化，也相當(dāng)于D-S極間電阻發(fā)生變化，可觀察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極時(shí)表針擺動(dòng)很小，說(shuō)明管子的放大能力較弱；若表針不動(dòng)，說(shuō)明管子已經(jīng)損壞。
由于人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較高，而不同的場(chǎng)效應(yīng)管用電阻檔測(cè)量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同，因此用手捏柵極時(shí)表針可能向右擺動(dòng)，也可能向左擺動(dòng)。少數(shù)的管子RDS減小，使表針向右擺動(dòng)，多數(shù)管子的RDS增大，表針向左擺動(dòng)。無(wú)論表針的擺動(dòng)方向如何，只要能有明顯地?cái)[動(dòng)，就說(shuō)明管子具有放大能力。本方法也適用于測(cè)MOS管。為了保護(hù)MOS場(chǎng)效應(yīng)管，必須用手握住螺釘旋具絕緣柄，用金屬桿去碰柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極上，將管子損壞。
MOS管每次測(cè)量完畢，G-S結(jié)電容上會(huì)充有少量電荷，建立起電壓UGS，再接著測(cè)時(shí)表針可能不動(dòng)，此時(shí)將G-S極間短路一下即可。 目前常用的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和MOS型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的管腳順序如下圖所示。
六、常用場(chǎng)效用管 1、MOS場(chǎng)效應(yīng)管 即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管，英文縮寫(xiě)為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最高可達(dá)1015Ω）。它也分N溝道管和P溝道管，符號(hào)如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據(jù)導(dǎo)電方式的不同，MOSFET又分增強(qiáng)型、耗盡型。所謂增強(qiáng)型是指：當(dāng)VGS=0時(shí)管子是呈截止?fàn)顟B(tài)，加上正確的VGS后，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而“增強(qiáng)”了該區(qū)域的載流子，形成導(dǎo)電溝道。耗盡型則是指，當(dāng)VGS=0時(shí)即形成溝道，加上正確的VGS時(shí)，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉(zhuǎn)向截止。
以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個(gè)高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通，二者總保持等電位。圖1（a）符號(hào)中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當(dāng)漏接電源正極，源極接電源負(fù)極并使VGS=0時(shí)，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當(dāng)VGS大于管子的開(kāi)啟電壓VTN（一般約為+2V）時(shí)，N溝道管開(kāi)始導(dǎo)通，形成漏極電流ID。 國(guó)產(chǎn)N溝道MOSFET的典型產(chǎn)品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）。它們的管腳排列（底視圖）見(jiàn)圖2�！ OS場(chǎng)效應(yīng)管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時(shí)各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內(nèi)，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時(shí)，全部引線(xiàn)也應(yīng)短接。在測(cè)量時(shí)應(yīng)格外小心，并采取相應(yīng)的防靜電感措施。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．準(zhǔn)備工作
測(cè)量之前，先把人體對(duì)地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導(dǎo)線(xiàn)與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開(kāi)，然后拆掉導(dǎo)線(xiàn)。
（2）．判定電極
將萬(wàn)用表?yè)苡赗×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無(wú)窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測(cè)量，S-D之間的電阻值應(yīng)為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品，S極與管殼接通，據(jù)此很容易確定S極。
（3）．檢查放大能力（跨導(dǎo)）
將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩個(gè)柵極G1、G2。為區(qū)分之，可用手分別觸摸G1、G2極，其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極。
目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護(hù)二極管，平時(shí)就不需要把各管腳短路了。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管使用注意事項(xiàng)。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在使用時(shí)應(yīng)注意分類(lèi)，不能隨意互換。MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時(shí)應(yīng)注意以下規(guī)則：
（1）. MOS器件出廠時(shí)通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個(gè)塑料袋裝。也可用細(xì)銅線(xiàn)把各個(gè)引腳連接在一起，或用錫紙包裝
（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動(dòng)，應(yīng)用金屬盤(pán)來(lái)盛放待用器件。
（3）. 焊接用的電烙鐵必須良好接地。
（4）. 在焊接前應(yīng)把電路板的電源線(xiàn)與地線(xiàn)短接，再M(fèi)OS器件焊接完成后在分開(kāi)。
（5）. MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機(jī)時(shí)順序相反。
（6）.電路板在裝機(jī)之前，要用接地的線(xiàn)夾子去碰一下機(jī)器的各接線(xiàn)端子，再把電路板接上去。
（7）. MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護(hù)二極管。在檢修電路時(shí)應(yīng)注意查證原有的保護(hù)二極管是否損壞。
2、VMOS場(chǎng)效應(yīng)管
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管（VMOSFET）簡(jiǎn)稱(chēng)VMOS管或功率場(chǎng)效應(yīng)管，其全稱(chēng)為V型槽MOS場(chǎng)效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來(lái)的高效、功率開(kāi)關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高（≥108W）、驅(qū)動(dòng)電流�。ㄗ笥�0.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導(dǎo)的線(xiàn)性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點(diǎn)集于一身，因此在電壓放大器（電壓放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)千倍）、功率放大器、開(kāi)關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。
眾所周知，傳統(tǒng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動(dòng)。VMOS管則不同，從左下圖上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn):第一，金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導(dǎo)電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流動(dòng)，而是自重?fù)诫sN+區(qū)（源極S）出發(fā)，經(jīng)過(guò)P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū)，最后垂直向下到達(dá)漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，因?yàn)榱魍ń孛娣e增大，所以能通過(guò)大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)VMOS場(chǎng)效應(yīng)管的主要廠家有877廠、天津半導(dǎo)體器件四廠、杭州電子管廠等，典型產(chǎn)品有VN401、VN672、VMPT2等。表1列出六種VMOS管的主要參數(shù)。其中，IRFPC50的外型如右上圖所示。
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．判定柵極G 將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1k檔分別測(cè)量三個(gè)管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無(wú)窮大，并且交換表筆后仍為無(wú)窮大，則證明此腳為G極，因?yàn)樗土硗鈨蓚�(gè)管腳是絕緣的。
（2）．判定源極S、漏極D 由圖1可見(jiàn)，在源-漏之間有一個(gè)PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識(shí)別S極與D極。用交換表筆法測(cè)兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時(shí)黑表筆的是S極，紅表筆接D極。
（3）．測(cè)量漏-源通態(tài)電阻RDS（on） 將G-S極短路，選擇萬(wàn)用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。由于測(cè)試條件不同，測(cè)出的RDS（on）值比手冊(cè)中給出的典型值要高一些。例如用500型萬(wàn)用表R×1檔實(shí)測(cè)一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。
（4）．檢查跨導(dǎo) 將萬(wàn)用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導(dǎo)愈高。
注意事項(xiàng)：
（1）VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對(duì)于P溝道管，測(cè)量時(shí)應(yīng)交換表筆的位置。
（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護(hù)二極管，本檢測(cè)方法中的1、2項(xiàng)不再適用。
（3）目前市場(chǎng)上還有一種VMOS管功率模塊，專(zhuān)供交流電機(jī)調(diào)速器、逆變器使用。例如美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。
（4）現(xiàn)在市售VNF系列（N溝道）產(chǎn)品，是美國(guó)Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場(chǎng)效應(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號(hào)低頻跨導(dǎo)gm=2000μS。適用于高速開(kāi)關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。
（5）使用VMOS管時(shí)必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達(dá)到30W
七、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較
（1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
（2）場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱(chēng)之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱(chēng)之為雙極型器件。
（3）有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
（4）場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
1.什么叫場(chǎng)效應(yīng)管？ Fffect Transistor的縮寫(xiě),即為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱(chēng)為 雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱(chēng)為單極型晶體管。FET應(yīng)用范圍很廣,但不能說(shuō)現(xiàn)在普及的雙極 型晶體管都可以用FET替代。然而，由于FET的特性與雙極型晶體管的特性完全不同，能構(gòu)成技術(shù)性能非常好的電路。
2. 場(chǎng)效應(yīng)管的特征：
(a) JFET的概念圖 (b) JFET的符號(hào) 圖1 JFET的概念圖、符號(hào) 圖1(b)門(mén)極的箭頭指向?yàn)閜指向 n方向，分別表示內(nèi)向?yàn)閚溝道JFET，外向?yàn)閜溝道JFET。 圖1（a）表示n溝道JFET的特性例。以此圖為基礎(chǔ)看看JFET的電氣特性的特點(diǎn)。 首先，門(mén)極-源極間電壓以0V時(shí)考慮（VGS =0）。在此狀態(tài)下漏極-源極間電壓VDS 從0V增加，漏電流ID幾乎與VDS 成比例增加，將此區(qū)域稱(chēng)為非飽和區(qū)。VDS 達(dá)到某值以上漏電流ID 的變化變小，幾乎達(dá)到一定值。此時(shí)的ID 稱(chēng)為飽和漏電流（有時(shí)也稱(chēng)漏電流用IDSS 表示。與此IDSS 對(duì)應(yīng)的VDS 稱(chēng)為夾斷電壓VP ，此區(qū)域稱(chēng)為飽和區(qū)。 其次在漏極-源極間加一定的電壓VDS (例如0.8V)，VGS 值從0開(kāi)始向負(fù)方向增加，ID 的值從IDSS 開(kāi)始慢慢地減少，對(duì)某VGS 值ID =0。將此時(shí)的VGS 稱(chēng)為門(mén)極-源極間遮斷電壓或者截止電壓，用VGS (off)示。n溝道JFET的情況則VGS (off) 值帶有負(fù)的符號(hào),測(cè)量實(shí)際的JFET對(duì)應(yīng)ID =0的VGS 因?yàn)楹芾щy,在放大器使用的小信號(hào)JFET時(shí),將達(dá)到ID =0.1-10μA 的VGS 定義為VGS (off) 的情況多些。關(guān)于JFET為什么表示這樣的特性，用圖作以下簡(jiǎn)單的說(shuō)明。 JFET的工作原理用一句話(huà)說(shuō)，就是"漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID ，用以門(mén)極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的門(mén)極電壓控制ID "。更正確地說(shuō)，ID 流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。 在VGS =0的非飽和區(qū)域，圖10.4.1(a)表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽�，根�?jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流ID 流動(dòng)。達(dá)到飽和區(qū)域如圖10.4.2(a)所示，從門(mén)極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱(chēng)為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。 在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門(mén)極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。 如圖10.4.1(b)所示的那樣，即便再增加VDS ，因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID 的飽和現(xiàn)象。 其次，如圖10.4.2(c)所示，VGS 向負(fù)的方向變化，讓VGS =VGS (off) ，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS 的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。
3.場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)和結(jié)構(gòu): FET根據(jù)門(mén)極結(jié)構(gòu)分為如下兩大類(lèi)。其結(jié)構(gòu)如圖3所示: 面結(jié)型FET（簡(jiǎn)化為JFET） 門(mén)極絕緣型FET(簡(jiǎn)化為MOS FET) 圖3. FET的結(jié)構(gòu) 各種結(jié)構(gòu)的FET均有門(mén)極、源極、漏極3個(gè)端子，將這些與雙極性晶體管的各端子對(duì)應(yīng)如表1所示。 FET 雙極性晶體管 漏極 集電極 門(mén)極 基極 源極 發(fā)射極 JFET是由漏極與源極間形成電流通道（channel）的p型或n型半導(dǎo)體，與門(mén)極形成pn結(jié)的結(jié)構(gòu)。另外，門(mén)極絕緣型FET是通道部分（Semicoductor）上形成薄的氧化膜（Oxide），并且在其上形成門(mén)極用金屬薄膜（Metal）的結(jié)構(gòu)。從制造門(mén)極結(jié)構(gòu)材質(zhì)按其字頭順序稱(chēng)為MOS FET。根據(jù)JFET、MOS FET的通道部分的半導(dǎo)體是p型或是n型分別有p溝道元件，n溝道元件兩種類(lèi)型。圖3均為n溝道型結(jié)構(gòu)圖。
4.場(chǎng)效應(yīng)管的傳輸特性和輸出特性 圖4 JFET的特性例(n溝道) 從圖4所示的n溝道JFET的特性例來(lái)看，讓VGS 有很小的變化就可控制ID 很大變化的情況是可以理解的。采用JFET設(shè)計(jì)放大器電路中，VGS 與ID 的關(guān)系即傳輸特性是最重要的，其次將就傳輸特性以怎樣方式表示加以說(shuō)明。 圖5 傳輸特性 這個(gè)傳輸特性包括JFET本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如溝道部分的雜質(zhì)濃度和載體移動(dòng)性，以致形狀、尺寸等，作為很麻煩的解析結(jié)果可導(dǎo)出如下公式（公式的推導(dǎo)略去） 10.4.1 作為放大器的通常用法是VGS 、VGS (off) < 0（n溝道），VGS 、VGS (off) >0（p溝道）。式(10.4.1)用起來(lái)比較困難，多用近似的公式表示如下 將此式就VGS 改寫(xiě)則得下式 上(10.4.2) 下(10.4.3) 若說(shuō)式(10.4.2)是作為JFET的解析結(jié)果推導(dǎo)出來(lái)的，不如說(shuō)與實(shí)際的JFET的特性或者式(10.4.1)很一致的作為實(shí)驗(yàn)公式來(lái)考慮好些。圖5表示式(10.4.1)、式(10.4.2)及實(shí)際的JFET的正規(guī)化傳輸特性，即以ID /IDSS為縱坐標(biāo)，VGS /VGS (off) 為橫坐標(biāo)的傳輸特性。n溝道的JFET在VGS < 0的范圍使用時(shí)，因VGS(off) < 0，VGS /VGS(off) >0，但在圖5上考慮與實(shí)際的傳輸特性比較方便起見(jiàn)，將原點(diǎn)向左方向作為正方向。但在設(shè)計(jì)半導(dǎo)體電路時(shí)，需要使用方便且盡可能簡(jiǎn)單的近似式或?qū)嶒?yàn)式。傳輸特性相當(dāng)于雙極性晶體管的VBE -IE特性，但VBE -IE 特性是與高頻用、低頻用、功率放大用等用途及品種無(wú)關(guān)幾乎是同一的。與此相反，JFET時(shí)，例如即使同一品種IDSS、VGS(off)的數(shù)值有很大差異，傳輸特性按各產(chǎn)品也不同。
二、場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào)命名方法 現(xiàn)行有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，O代表絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C 是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管�！ 〉诙N命名方法是CS××#，CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)，#用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。
三、場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)很多，包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，但一般使用時(shí)關(guān)注以下主要參數(shù)：
1、I DSS — 飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓U GS=0時(shí)的漏源電流。
2、UP — 夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。
3、UT — 開(kāi)啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。
4、gM — 跨導(dǎo)。是表示柵源電壓U GS — 對(duì)漏極電流I D的控制能力，即漏極電流I D變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM 是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。
5、BUDS — 漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS。
6、PDSM — 最大耗散功率。也是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量。
7、IDSM — 最大漏源電流。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過(guò)IDSM 幾種常用的場(chǎng)效應(yīng)三極管的主要參數(shù)
四、場(chǎng)效應(yīng)管的作用
1、場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
2、場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4、場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。
五、場(chǎng)效應(yīng)管的測(cè)試
1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的管腳識(shí)別：
場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚�(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KΩ時(shí)，則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。
2、判定柵極
用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極，紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很小，說(shuō)明均是正向電阻，該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。
制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱(chēng)的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。
注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測(cè)量時(shí)只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。
3、估測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力
將萬(wàn)用表?yè)艿絉×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，相當(dāng)于給場(chǎng)效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻值。然后用手指捏柵極G，將人體的感應(yīng)電壓作為輸入信號(hào)加到柵極上。由于管子的放大作用，UDS和ID都將發(fā)生變化，也相當(dāng)于D-S極間電阻發(fā)生變化，可觀察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極時(shí)表針擺動(dòng)很小，說(shuō)明管子的放大能力較弱；若表針不動(dòng)，說(shuō)明管子已經(jīng)損壞。
由于人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較高，而不同的場(chǎng)效應(yīng)管用電阻檔測(cè)量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同，因此用手捏柵極時(shí)表針可能向右擺動(dòng)，也可能向左擺動(dòng)。少數(shù)的管子RDS減小，使表針向右擺動(dòng)，多數(shù)管子的RDS增大，表針向左擺動(dòng)。無(wú)論表針的擺動(dòng)方向如何，只要能有明顯地?cái)[動(dòng)，就說(shuō)明管子具有放大能力。本方法也適用于測(cè)MOS管。為了保護(hù)MOS場(chǎng)效應(yīng)管，必須用手握住螺釘旋具絕緣柄，用金屬桿去碰柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極上，將管子損壞。
MOS管每次測(cè)量完畢，G-S結(jié)電容上會(huì)充有少量電荷，建立起電壓UGS，再接著測(cè)時(shí)表針可能不動(dòng)，此時(shí)將G-S極間短路一下即可。 目前常用的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和MOS型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的管腳順序如下圖所示。
六、常用場(chǎng)效用管 1、MOS場(chǎng)效應(yīng)管 即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管，英文縮寫(xiě)為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最高可達(dá)1015Ω）。它也分N溝道管和P溝道管，符號(hào)如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據(jù)導(dǎo)電方式的不同，MOSFET又分增強(qiáng)型、耗盡型。所謂增強(qiáng)型是指：當(dāng)VGS=0時(shí)管子是呈截止?fàn)顟B(tài)，加上正確的VGS后，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而“增強(qiáng)”了該區(qū)域的載流子，形成導(dǎo)電溝道。耗盡型則是指，當(dāng)VGS=0時(shí)即形成溝道，加上正確的VGS時(shí)，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉(zhuǎn)向截止。
以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個(gè)高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通，二者總保持等電位。圖1（a）符號(hào)中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當(dāng)漏接電源正極，源極接電源負(fù)極并使VGS=0時(shí)，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當(dāng)VGS大于管子的開(kāi)啟電壓VTN（一般約為+2V）時(shí)，N溝道管開(kāi)始導(dǎo)通，形成漏極電流ID。 國(guó)產(chǎn)N溝道MOSFET的典型產(chǎn)品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）。它們的管腳排列（底視圖）見(jiàn)圖2�！ OS場(chǎng)效應(yīng)管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場(chǎng)或靜電的感應(yīng)而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時(shí)各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內(nèi)，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時(shí)，全部引線(xiàn)也應(yīng)短接。在測(cè)量時(shí)應(yīng)格外小心，并采取相應(yīng)的防靜電感措施。
MOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．準(zhǔn)備工作
測(cè)量之前，先把人體對(duì)地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導(dǎo)線(xiàn)與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開(kāi)，然后拆掉導(dǎo)線(xiàn)。
（2）．判定電極
將萬(wàn)用表?yè)苡赗×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無(wú)窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測(cè)量，S-D之間的電阻值應(yīng)為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品，S極與管殼接通，據(jù)此很容易確定S極。
（3）．檢查放大能力（跨導(dǎo)）
將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩個(gè)柵極G1、G2。為區(qū)分之，可用手分別觸摸G1、G2極，其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極。
目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護(hù)二極管，平時(shí)就不需要把各管腳短路了。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管使用注意事項(xiàng)。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在使用時(shí)應(yīng)注意分類(lèi)，不能隨意互換。MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時(shí)應(yīng)注意以下規(guī)則：
（1）. MOS器件出廠時(shí)通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個(gè)塑料袋裝。也可用細(xì)銅線(xiàn)把各個(gè)引腳連接在一起，或用錫紙包裝
（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動(dòng)，應(yīng)用金屬盤(pán)來(lái)盛放待用器件。
（3）. 焊接用的電烙鐵必須良好接地。
（4）. 在焊接前應(yīng)把電路板的電源線(xiàn)與地線(xiàn)短接，再M(fèi)OS器件焊接完成后在分開(kāi)。
（5）. MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機(jī)時(shí)順序相反。
（6）.電路板在裝機(jī)之前，要用接地的線(xiàn)夾子去碰一下機(jī)器的各接線(xiàn)端子，再把電路板接上去。
（7）. MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護(hù)二極管。在檢修電路時(shí)應(yīng)注意查證原有的保護(hù)二極管是否損壞。
2、VMOS場(chǎng)效應(yīng)管
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管（VMOSFET）簡(jiǎn)稱(chēng)VMOS管或功率場(chǎng)效應(yīng)管，其全稱(chēng)為V型槽MOS場(chǎng)效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來(lái)的高效、功率開(kāi)關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高（≥108W）、驅(qū)動(dòng)電流�。ㄗ笥�0.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導(dǎo)的線(xiàn)性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點(diǎn)集于一身，因此在電壓放大器（電壓放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)千倍）、功率放大器、開(kāi)關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應(yīng)用。
眾所周知，傳統(tǒng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動(dòng)。VMOS管則不同，從左下圖上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn):第一，金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導(dǎo)電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流動(dòng)，而是自重?fù)诫sN+區(qū)（源極S）出發(fā)，經(jīng)過(guò)P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū)，最后垂直向下到達(dá)漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，因?yàn)榱魍ń孛娣e增大，所以能通過(guò)大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場(chǎng)效應(yīng)管。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)VMOS場(chǎng)效應(yīng)管的主要廠家有877廠、天津半導(dǎo)體器件四廠、杭州電子管廠等，典型產(chǎn)品有VN401、VN672、VMPT2等。表1列出六種VMOS管的主要參數(shù)。其中，IRFPC50的外型如右上圖所示。
VMOS場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè)方法
（1）．判定柵極G 將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1k檔分別測(cè)量三個(gè)管腳之間的電阻。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無(wú)窮大，并且交換表筆后仍為無(wú)窮大，則證明此腳為G極，因?yàn)樗土硗鈨蓚�(gè)管腳是絕緣的。
（2）．判定源極S、漏極D 由圖1可見(jiàn)，在源-漏之間有一個(gè)PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識(shí)別S極與D極。用交換表筆法測(cè)兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時(shí)黑表筆的是S極，紅表筆接D極。
（3）．測(cè)量漏-源通態(tài)電阻RDS（on） 將G-S極短路，選擇萬(wàn)用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應(yīng)為幾歐至十幾歐。由于測(cè)試條件不同，測(cè)出的RDS（on）值比手冊(cè)中給出的典型值要高一些。例如用500型萬(wàn)用表R×1檔實(shí)測(cè)一只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。
（4）．檢查跨導(dǎo) 將萬(wàn)用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)愈大，管子的跨導(dǎo)愈高。
注意事項(xiàng)：
（1）VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對(duì)于P溝道管，測(cè)量時(shí)應(yīng)交換表筆的位置。
（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護(hù)二極管，本檢測(cè)方法中的1、2項(xiàng)不再適用。
（3）目前市場(chǎng)上還有一種VMOS管功率模塊，專(zhuān)供交流電機(jī)調(diào)速器、逆變器使用。例如美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊，內(nèi)部有N溝道、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu)。
（4）現(xiàn)在市售VNF系列（N溝道）產(chǎn)品，是美國(guó)Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場(chǎng)效應(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號(hào)低頻跨導(dǎo)gm=2000μS。適用于高速開(kāi)關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。
（5）使用VMOS管時(shí)必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達(dá)到30W
七、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較
（1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
（2）場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱(chēng)之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱(chēng)之為雙極型器件。
（3）有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
（4）場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
1.什么叫場(chǎng)效應(yīng)管？ Fffect Transistor的縮寫(xiě),即為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱(chēng)為 雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱(chēng)為單極型晶體管。FET應(yīng)用范圍很廣,但不能說(shuō)現(xiàn)在普及的雙極 型晶體管都可以用FET替代。然而，由于FET的特性與雙極型晶體管的特性完全不同，能構(gòu)成技術(shù)性能非常好的電路。
2. 場(chǎng)效應(yīng)管的特征：
(a) JFET的概念圖 (b) JFET的符號(hào) 圖1 JFET的概念圖、符號(hào) 圖1(b)門(mén)極的箭頭指向?yàn)閜指向 n方向，分別表示內(nèi)向?yàn)閚溝道JFET，外向?yàn)閜溝道JFET。 圖1（a）表示n溝道JFET的特性例。以此圖為基礎(chǔ)看看JFET的電氣特性的特點(diǎn)。 首先，門(mén)極-源極間電壓以0V時(shí)考慮（VGS =0）。在此狀態(tài)下漏極-源極間電壓VDS 從0V增加，漏電流ID幾乎與VDS 成比例增加，將此區(qū)域稱(chēng)為非飽和區(qū)。VDS 達(dá)到某值以上漏電流ID 的變化變小，幾乎達(dá)到一定值。此時(shí)的ID 稱(chēng)為飽和漏電流（有時(shí)也稱(chēng)漏電流用IDSS 表示。與此IDSS 對(duì)應(yīng)的VDS 稱(chēng)為夾斷電壓VP ，此區(qū)域稱(chēng)為飽和區(qū)。 其次在漏極-源極間加一定的電壓VDS (例如0.8V)，VGS 值從0開(kāi)始向負(fù)方向增加，ID 的值從IDSS 開(kāi)始慢慢地減少，對(duì)某VGS 值ID =0。將此時(shí)的VGS 稱(chēng)為門(mén)極-源極間遮斷電壓或者截止電壓，用VGS (off)示。n溝道JFET的情況則VGS (off) 值帶有負(fù)的符號(hào),測(cè)量實(shí)際的JFET對(duì)應(yīng)ID =0的VGS 因?yàn)楹芾щy,在放大器使用的小信號(hào)JFET時(shí),將達(dá)到ID =0.1-10μA 的VGS 定義為VGS (off) 的情況多些。關(guān)于JFET為什么表示這樣的特性，用圖作以下簡(jiǎn)單的說(shuō)明。 JFET的工作原理用一句話(huà)說(shuō)，就是"漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID ，用以門(mén)極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的門(mén)極電壓控制ID "。更正確地說(shuō)，ID 流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。 在VGS =0的非飽和區(qū)域，圖10.4.1(a)表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽�，根�?jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流ID 流動(dòng)。達(dá)到飽和區(qū)域如圖10.4.2(a)所示，從門(mén)極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱(chēng)為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。 在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門(mén)極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。 如圖10.4.1(b)所示的那樣，即便再增加VDS ，因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID 的飽和現(xiàn)象。 其次，如圖10.4.2(c)所示，VGS 向負(fù)的方向變化，讓VGS =VGS (off) ，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS 的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。
3.場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)和結(jié)構(gòu): FET根據(jù)門(mén)極結(jié)構(gòu)分為如下兩大類(lèi)。其結(jié)構(gòu)如圖3所示: 面結(jié)型FET（簡(jiǎn)化為JFET） 門(mén)極絕緣型FET(簡(jiǎn)化為MOS FET) 圖3. FET的結(jié)構(gòu) 各種結(jié)構(gòu)的FET均有門(mén)極、源極、漏極3個(gè)端子，將這些與雙極性晶體管的各端子對(duì)應(yīng)如表1所示。 FET 雙極性晶體管 漏極 集電極 門(mén)極 基極 源極 發(fā)射極 JFET是由漏極與源極間形成電流通道（channel）的p型或n型半導(dǎo)體，與門(mén)極形成pn結(jié)的結(jié)構(gòu)。另外，門(mén)極絕緣型FET是通道部分（Semicoductor）上形成薄的氧化膜（Oxide），并且在其上形成門(mén)極用金屬薄膜（Metal）的結(jié)構(gòu)。從制造門(mén)極結(jié)構(gòu)材質(zhì)按其字頭順序稱(chēng)為MOS FET。根據(jù)JFET、MOS FET的通道部分的半導(dǎo)體是p型或是n型分別有p溝道元件，n溝道元件兩種類(lèi)型。圖3均為n溝道型結(jié)構(gòu)圖。
4.場(chǎng)效應(yīng)管的傳輸特性和輸出特性 圖4 JFET的特性例(n溝道) 從圖4所示的n溝道JFET的特性例來(lái)看，讓VGS 有很小的變化就可控制ID 很大變化的情況是可以理解的。采用JFET設(shè)計(jì)放大器電路中，VGS 與ID 的關(guān)系即傳輸特性是最重要的，其次將就傳輸特性以怎樣方式表示加以說(shuō)明。 圖5 傳輸特性 這個(gè)傳輸特性包括JFET本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如溝道部分的雜質(zhì)濃度和載體移動(dòng)性，以致形狀、尺寸等，作為很麻煩的解析結(jié)果可導(dǎo)出如下公式（公式的推導(dǎo)略去） 10.4.1 作為放大器的通常用法是VGS 、VGS (off) < 0（n溝道），VGS 、VGS (off) >0（p溝道）。式(10.4.1)用起來(lái)比較困難，多用近似的公式表示如下 將此式就VGS 改寫(xiě)則得下式 上(10.4.2) 下(10.4.3) 若說(shuō)式(10.4.2)是作為JFET的解析結(jié)果推導(dǎo)出來(lái)的，不如說(shuō)與實(shí)際的JFET的特性或者式(10.4.1)很一致的作為實(shí)驗(yàn)公式來(lái)考慮好些。圖5表示式(10.4.1)、式(10.4.2)及實(shí)際的JFET的正規(guī)化傳輸特性，即以ID /IDSS為縱坐標(biāo)，VGS /VGS (off) 為橫坐標(biāo)的傳輸特性。n溝道的JFET在VGS < 0的范圍使用時(shí)，因VGS(off) < 0，VGS /VGS(off) >0，但在圖5上考慮與實(shí)際的傳輸特性比較方便起見(jiàn)，將原點(diǎn)向左方向作為正方向。但在設(shè)計(jì)半導(dǎo)體電路時(shí)，需要使用方便且盡可能簡(jiǎn)單的近似式或?qū)嶒?yàn)式。傳輸特性相當(dāng)于雙極性晶體管的VBE -IE特性，但VBE -IE 特性是與高頻用、低頻用、功率放大用等用途及品種無(wú)關(guān)幾乎是同一的。與此相反，JFET時(shí)，例如即使同一品種IDSS、VGS(off)的數(shù)值有很大差異，傳輸特性按各產(chǎn)品也不同。
