场效应管工作原理及特点和作用

时间： 2024-10-27 来源：金誉半导体官网

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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。

一、MOS场效应管

MOS场效应管分N沟道管和P沟道管。通常是将衬底（基板）与源极S接在一起。金誉半导体之前提过，它是根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0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。

二、场效应管的工作原理

场效应管主要由三个区域组成：栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）。在正常工作状态下，栅极电压控制着源极和漏极之间的电流，从而实现对场效应管的控制。

当栅极电压低于阈值电压（Threshold Voltage）时，栅极与沟道之间没有导电通道，电子不能从漏极流向源极，场效应管处于截止状态，相当于一个绝缘体。

当栅极电压高于阈值电压时，栅极与沟道之间形成导电通道，电子可以沿着沟道从漏极流向源极。此时，源极附近的载流子浓度增加，形成一个导电区域，称为反型层（N型或P型）。

随着源极电压的进一步升高，反型层的宽度会增大，同时沟道中的电子浓度也会增加。这样，更多的电子可以从漏极流向源极，形成导电通道。当源极电压达到一定值时，沟道中的电子浓度足够大，使得整个沟道都变成导电状态。

当栅极电压为0V时，由于栅极与沟道之间的绝缘层消失，沟道中的电子可以在漏极和源极之间自由流动。这意味着场效应管处于导通状态。

以N沟道为例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+，再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总保持等电位。符号中的前头方向是从外向电，表示从P型材料（衬底）指身N型沟道。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS=0时，沟道电流（即漏极电流）ID=0。随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子，形成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的开启电压VTN（一般约为+2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID。

三、场效应管的作用

1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

3、场效应管可以用作可变电阻。

4、场效应管可以方便地用作恒流源。

5、场效应管可以用作电子开关。

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型号- 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