简单认识场效应晶体管

场效应管又称场效应晶体管（缩写：FET），是利用电场效应来控制晶体管的电流，因而得名。它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。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从场效应管的结构来划分，有结型场效应（JFET）和绝缘栅型场效应管（MOS管）之分。

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。

场效应管属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（10七次方～10十五次方Ω）、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。

1. 结型场效应管

结型场效应管的分类：结型场效应管有两种结构形式，它们是N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。

结型场效应管也具有三个电极，它们是：栅极；漏极；源极。

N沟道结型场效应管的结构是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极。

N沟道为例说明其工作原理。

当VGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。当VGS＜0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，VGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS （off）。

2. 绝缘栅场效应三极管

则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。它是由金属、氧化物和半导体所组成（栅极为金属铝），所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOS场效应管。

绝缘栅场效应三极管分为：

耗尽型（DMOS）：N沟道、P沟道

增强型 (EMOS)：N沟道、P沟道

N沟道耗尽型的结构和符号如下图所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当VGS＞0时，将使ID进一步增加。VGS＜0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压，用符号VGS （off）表示，有时也用VP表示。

N沟道增强型绝缘栅场效应管结构

增强型MOS场效应管可分为NPN型PNP型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。场效应管的输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。

增强型MOS场效应管道加强型MOSFET根本上是一种左右对称的拓扑构造，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极 G。P型半导体称为衬底(substrat)，用符号B表示。

N沟道增强型绝缘栅场效应管，结构与耗尽型类似。但当VGS=0 V时，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VGS＞VGS （th）时，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。

P沟道增强型和耗尽型MOSFET

P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。