场效应晶体管.docx

场效应晶体管-、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（108〜109Q）、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nMOS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，也有增强型的结场效应R沟结构11沟耗區型NOS场效应晶怀育衬底衬底昭増强型F沟増强型衬底场效应晶体管二、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VG来控制较大的沟道输出 电流ID，其放大特性（跨导）Gm=ID/Vg；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 入变化电流人控制较大的输出变化电流Ic，其放大倍数B =Ic/Ib3、引脚功能不同半导体晶体管的三个引脚分别是集电极C、基极B和发射极E，而场效应晶体管的三个 引脚分别是漏极D、栅极G和源极So三、结型场效应晶体管结型场效应晶体管（英文简称JFET）属于小功率场效应晶体管，广泛应用于各种放大、 调制、阻抗变换、限流、稳流及自动保护等电路中1、结型场效应晶体管的结构特点结型场效应晶体管一般为耗尽型，在零栅压下有电流输出其内部有两个PN结，如图 1所示两个PN结结层附近的区域称为耗尽区，其导电性能较差，PN结的厚度及耗尽区的 厚度均随栅极外加偏压的变化而变化在两个耗尽区中间的N型区域或P型区域（即漏极 D与源极S之间）称为导电沟道，由栅极控制流过沟道的电流。

N沟道结型场效应晶体管的 沟道是N型半导体，它的载流子是电子，电子的移动形成电流P沟道结型场效应晶体管的 沟道是P型半导体，它的载流子是空穴结型场效应晶体管的栅极只能加反向偏置电压，不 能加正向偏置电压（加正向偏压时，沟道电阻将减少）图2是结型场效应晶体管各极电压 极性符号中的箭头代表了栅源电压处于正向偏置时栅极电流的实际方向Bil錯型烧效症骷津骨前内歸站构a> N科迪凍b） F*商逋由D DGG1-二:丄rIS 1忖图2结型场JS应晶体管各极电压极性3}汩淘逍型h} P构遴型当结型场效应晶体管的栅极加下控制电压（N沟道型为负电压，P沟道型为正电压）时,N型或P型导电沟道的宽度将随着栅极控制电压（即栅源电压VGS）的大小变化而发生变化, 从而达到控制沟道电流（源极与漏极之间的电流）的目的在漏源电压VDS为一固定值时， 逐渐增大栅源电压VGS,沟道两边的耗尽层将充分地扩展，使沟道变窄，漏极电流ID将随之 减小当栅源电压v GS与夹断电压Vp相等时，场效应晶体管的源极S与漏极之间将被阻断 而无电流流过2、常用的结型场效应晶体管常用的国产结型场效应晶体管有3DJ1~3DJ4、3DJ6~3DJ19等型号，各管的主要参数见 表1。

常用的进□结型场效应晶体管有2SJ系列和2SK系列，各管的主要参数见表2即分国产算甦疑眾鱼■体特的左鼻•林HU LtJEF|血伽AVp/V/K Ng⑴jiuic:Ni0.^3 - 口・匂rn - cFz> 2iMm9iMrAnjjA ABKIIM0.3-I&g - v> 21!> 20IM]IKI.?JIV3A -n2lh - M)jWI> ZDIH11IHI}Eij4ir 用HHHomA抑> 勺 ILH111KVAhHb - HJj&UMU.31-10j - V> ]IIWim*5裏2陳乳避口玲型域血或品协■的圭養譽峻AK'LUtEK!Vj小lh tf%"i\ /mW2^|l 3 a 25^12户hi.j>5 -in.-y2SJI?/2^l5>2SJIfip1 r 12rsjM ■?闰刖卫料心F叱-\l101和渝创四、孪生结型场效应晶体管挛生结型场效应晶体管是由两只性能完全一致的结型场效应晶体管构成，主要用于音频 放大器的差分输入电路中图3是挛生结型场效应晶体管的内部电路Di业閨3零坐结型场眠应屆捧对管的内部电JS常用的国产挛生结型场效应晶体管有6DJ6~6DJ9等型号，各管的主要参数见表3。

常用 的进□挛生结型场效应晶体管有2SK389 （N沟道）和2SJ109 （P沟道）等型号1 祖vr/v■瓠ti聲业”/mWMtKI) MWu.tr? - 204 ■ K1(X»> zri|]]7ir fiDjijUJI3- JU2UU ■< iUJ.15--i - - JL2(l0x 21 -1U0A 2五、绝缘栅型场效应晶体管绝缘栅型场效应晶体管中应用最广泛的是MOS场效应晶体管（英文简称MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor）,其主要特点是在金属栅极与沟道之间有 一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015Q）其栅极与导电沟道之 间是相互绝缘的，它是利用感应电荷的多少来改变沟道导电特性，从而达到控制漏极电流的 目的MOS场效应晶体管分为耗尽型MOS场效应晶体管、增强型MOS场效应晶体管和双栅 MOS场效应晶体管等类型其中，耗尽型MOS场效应晶体管和增强型MOS场效应晶体管 又均有N沟道型和P沟道型N沟道MOS场效应晶体管与P沟道MOS场效应晶体管的差 别是：栅极偏压的正、负极性相反，输出电流的方向也相反。

⑷ （b）附道 F沟道恥£场效应晶体管通常是将衬底（基板）与源极S接在一起所谓增强型是指：当VGS=O时管子是呈截止 状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形 成导电沟道耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流 子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止1、耗尽型MOS场效应晶体管耗尽型MOS场效应晶体管是在P型（或N型）硅基片上扩散两个N区（或P区），引 出源极S和漏极D,两个电极之间一 N型（或P型）导电沟道栅极G与硅基片之间有绝 缘氧化层（相当于一个电容器），使栅极G与源极S、漏极D极硅基片之间完全绝缘，栅极 几乎无电流通过在耗尽型MOS场效应晶体管的漏极加上工作电压而栅极未加偏置电压（零偏压）时， 场效应晶体管即呈现出较强的导电特性，其源极与漏极之间的导电沟道有较大的电流流过 当栅极加上正偏压或负偏压（栅源电压可正可负是耗尽型MOS管的特点）时，硅基片上将 生产感应电荷，同时在导电沟道内也会产生耗尽区改变栅极偏压的高低，即可改变耗尽区 的宽窄和导电沟道的导电性能，从而达到控制漏极电流大小的目的图4是耗尽型MOS场 效应晶体管的内部结构。

图4耗尽型MOS场效应晶体管的内部結构G N沟型顒b） Pftlitt型常用的N沟道耗尽型MOS场效应晶体管有3D01、3D02、3D04等型号，各管的主要参 数见表43D01—3D04最上邮牛％为叢耗屋型业i卅塢勉应龍律管妁主鉴參AtW 我蔺111 n;兀A%也-卓 /, MH/.UJTIjlH MSQ3H，一 .O. .1- in >u»¥\ - ■?JI)-■411-UMUlk 5) MBit1 默 ' i-f™ |LH.klJHMIF ,nN.I4l¥0. i 35 . 2.?25nw | -.mii它们的管脚排列如下图（底视图）:常用的MOS型绝缘栅场效应管的管脚顺序如下图所示:鲍缘册场效应管2、增强型MOS场效应晶体管增强型MOS场效应晶体管也有N沟道型和P沟道型之分但它在未加栅极偏压（即零 偏压）时，其漏、源极之间无导电沟道，场效应晶体管处于截止状态（即使漏源工作电压正 常）只有栅极偏压等于或高于开启电压VT时，场效应晶体管的漏源极之间才会产生感应沟 道，场效应晶体管才导通改变栅极偏压的高低，即可改变漏极电流的大小N沟道增强型MOS场效应晶体管的栅极和漏极均应加正偏压，而P沟道增强型MOS 场效应晶体管的栅极和漏极均应加负偏压。

图5是增强型MOS场效应晶体管的内部结构N 好应rtJ IS厉墳强事Mt鶴坊蚁应 的内耶姑沟id 怦河ifltl b） rftifltt常用的增强型MOS场效应晶体管有3C01、3C03、3D03、3D06等型号，各管的主要参数见表5JA5事井却谢量規OS爾毁题■尊管的主冀•戡対in■議齐聲烧冷vT/v渥■呻如Aft. OV^/VPn^mWM nXE!p■2- - iJ J- - HIS20ins\ ie)oop- J」J - -SlbISt5B< LffiH)51科J-B150UD[non51 MhbA/3 UObliNX.5-V<3>W20IVO>ZU01J3、C MOS场效应晶体管C-MOS场效应晶体管也称互补式MOS场效应晶体管，它是在一个硅基片上并排制作了P沟道MOS场效应晶体管和N沟道MOS场效应晶体管，其内部结构如图6所示W星片P-MOS N-MOS图& C- MOS场效应晶体 背的内部结构C-MOS场效应晶体管一般用于各种数字电路的开关电路中4、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）而栅-源极间电容又非常小，极易受外界电磁场或静电的感应 而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压，因而极易被静电击穿，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。