場效應(yīng)管工作原理及特點和作用

場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應(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，也稱為單極型晶體管。

一、MOS場效應(yīng)管

MOS場效應(yīng)管分N溝道管和P溝道管。通常是將襯底(基板)與源極S接在一起。金譽半導(dǎo)體之前提過，它是根據(jù)導(dǎo)電方式的不同，MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指：當(dāng)VGS=0時管子是呈截止?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”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時即形成溝道，加上正確的VGS時，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。

二、場效應(yīng)管的工作原理

場效應(yīng)管主要由三個區(qū)域組成：柵極（Gate）、漏極（Drain）和源極（Source）。在正常工作狀態(tài)下，柵極電壓控制著源極和漏極之間的電流，從而實現(xiàn)對場效應(yīng)管的控制。

當(dāng)柵極電壓低于閾值電壓（Threshold Voltage）時，柵極與溝道之間沒有導(dǎo)電通道，電子不能從漏極流向源極，場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于一個絕緣體。

當(dāng)柵極電壓高于閾值電壓時，柵極與溝道之間形成導(dǎo)電通道，電子可以沿著溝道從漏極流向源極。此時，源極附近的載流子濃度增加，形成一個導(dǎo)電區(qū)域，稱為反型層（N型或P型）。

隨著源極電壓的進(jìn)一步升高，反型層的寬度會增大，同時溝道中的電子濃度也會增加。這樣，更多的電子可以從漏極流向源極，形成導(dǎo)電通道。當(dāng)源極電壓達(dá)到一定值時，溝道中的電子濃度足夠大，使得整個溝道都變成導(dǎo)電狀態(tài)。

當(dāng)柵極電壓為0V時，由于柵極與溝道之間的絕緣層消失，溝道中的電子可以在漏極和源極之間自由流動。這意味著場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)。

以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴(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。符號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，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大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時，N溝道管開始導(dǎo)通，形成漏極電流ID。

三、場效應(yīng)管的作用

　　1、場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場效應(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。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

　　3、場效應(yīng)管可以用作可變電阻。

　　4、場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

　　5、場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。

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