場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型(junction FET—JFET)和金

場效應(yīng)晶體管作用

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)。

場效應(yīng)晶體管工作原理

場效應(yīng)管工作原理用一句話說，就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID，用以柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓控制ID”。更正確地說，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，表示的過渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽?，根?jù)漏極-源極間所加VDS的電場，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。從門極向漏極擴(kuò)展的過度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。

在過渡層由于沒有電子、空穴的自由移動，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動。但是此時漏極-源極間的電場，實(shí)際上是兩個過渡層接觸漏極與門極下部附近，由于漂移電場拉去的高速電子通過過渡層。因漂移電場的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID的飽和現(xiàn)象。其次，VGS向負(fù)的方向變化，讓VGS=VGS(off)，此時過渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS的電場大部分加到過渡層上，將電子拉向漂移方向的電場，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。

MOS場效應(yīng)管電源開關(guān)電路

MOS場效應(yīng)管也被稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET)。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。對于N溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對于P溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。場效應(yīng)管的輸出電流是由輸入的電壓(或稱電場)控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時這也是我們稱之為場效應(yīng)管的原因。

在二極管加上正向電壓(P端接正極，N端接負(fù)極)時，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過。這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動，從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓(P端接負(fù)極，N端接正極)時，這時在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動，其PN結(jié)沒有電流通過，二極管截止。在柵極沒有電壓時，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會有電流流過，此時場效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)(圖7a)。當(dāng)有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應(yīng)管柵極上時，由于電場的作用，此時N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導(dǎo)體中(見圖7b)，從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通?？梢韵胂駷閮蓚€N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。

C-MOS場效應(yīng)管(增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管)

電路將一個增強(qiáng)型P溝道MOS場效應(yīng)管和一個增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為低電平時，P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時，N溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場效應(yīng)管和N溝道MOS場效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時，MOS場效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場效應(yīng)管其關(guān)斷電壓略有不同。也正因?yàn)槿绱?，使得該電路不會因?yàn)閮晒芡瑫r導(dǎo)通而造成電源短路。

場效應(yīng)晶體管分類

場效應(yīng)管分為結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)和絕緣柵場效應(yīng)管(MOS管)兩大類。

按溝道材料型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種;按導(dǎo)電方式：耗盡型與增強(qiáng)型，結(jié)型場效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場效應(yīng)管既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。

場效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場效應(yīng)晶體管和MOS場效應(yīng)晶體管，而MOS場效應(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。

結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)

1、結(jié)型場效應(yīng)管的分類：結(jié)型場效應(yīng)管有兩種結(jié)構(gòu)形式，它們是N溝道結(jié)型場效應(yīng)管和P溝道結(jié)型場效應(yīng)管。

結(jié)型場效應(yīng)管也具有三個電極，它們是：柵極;漏極;源極。

電路符號中柵極的箭頭

場效應(yīng)管 方向可理解為兩個PN結(jié)的正向?qū)щ姺较颉?/span>

2、結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理(以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例)，N溝道結(jié)構(gòu)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號，由于PN結(jié)中的載流子已經(jīng)耗盡，故PN基本上是不導(dǎo)電的，形成了所謂耗盡區(qū)，當(dāng)漏極電源電壓ED一定時，如果柵極電壓越負(fù)，PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚，則漏、源極之間導(dǎo)電的溝道越窄，漏極電流ID就愈小;反之，如果柵極電壓沒有那么負(fù)，則溝道變寬，ID變大，所以用柵極電壓EG可以控制漏極電流ID的變化，就是說，場效應(yīng)管是電壓控制元件。

絕緣柵場效應(yīng)管

1、絕緣柵場效應(yīng)管(MOS管)的分類：絕緣柵場效應(yīng)管也有兩種結(jié)構(gòu)形式，它們是N溝道型和P溝道型。無論是什么溝道，它們又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。

2、它是由金屬、氧化物和半導(dǎo)體所組成，所以又稱為金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)管，簡稱MOS場效應(yīng)管。

3、絕緣柵型場效應(yīng)管的工作原理(以N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管為例)它是利用UGS來控制“感應(yīng)電荷”的多少，以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況，然后達(dá)到控制漏極電流的目的。在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子，故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通，形成了導(dǎo)電溝道，即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時，溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變，導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

場效應(yīng)管的工作方式有兩種：當(dāng)柵壓為零時有較大漏極電流的稱為耗盡型;當(dāng)柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強(qiáng)型。

場效應(yīng)晶體管特點(diǎn)

場效應(yīng)管 與雙極型晶體管相比，場效應(yīng)管具有如下特點(diǎn)。

(1)場效應(yīng)管是電壓控制器件，它通過VGS(柵源電壓)來控制ID(漏極電流);

(2)場效應(yīng)管的控制輸入端電流極小，因此它的輸入電阻(107～1012Ω)很大。

(3)它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好;

(4)它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù);

(5)場效應(yīng)管的抗輻射能力強(qiáng);

(6)由于它不存在雜亂運(yùn)動的電子擴(kuò)散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。

常見的場效應(yīng)管

MOS場效應(yīng)管

即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，英文縮寫為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。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。

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。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。

MOS場效應(yīng)管 VMOS場效應(yīng)管

VMOS場效應(yīng)管(VMOSFET)簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管，其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)管。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來的高效、功率開關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場效應(yīng)管輸入阻抗高(≥108W)、驅(qū)動電流小(左右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)的線性好、開關(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。VMOS管則不同，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，而是自重?fù)诫sN+區(qū)(源極S)出發(fā)，經(jīng)過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。因?yàn)榱魍ń孛娣e增大，所以能通過大電流。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場效應(yīng)管。

場效應(yīng)晶體管對比

場效應(yīng)管與三極管的各自應(yīng)用特點(diǎn)

1.場效應(yīng)管的源極s、柵極g、漏極d分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電極c，它們的作用相似。

2.場效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由vGS控制iD，其放大系數(shù)gm一般較小，因此場效應(yīng)管的放大能力較差;三極管是電流控制電流器件，由iB(或iE)控制iC。

場效應(yīng)管 3.場效應(yīng)管柵極幾乎不取電流(ig?0);而三極管工作時基極總要吸取一定的電流。因此場效應(yīng)管的柵極輸入電阻比三極管的輸入電阻高。

4.場效應(yīng)管是由多子參與導(dǎo)電;三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電，而少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大，因而場效應(yīng)管比晶體管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件(溫度等)變化很大的情況下應(yīng)選用場效應(yīng)管。

5.場效應(yīng)管在源極金屬與襯底連在一起時，源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大;而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時，其特性差異很大，β值將減小很多。

6.場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小，在低噪聲放大電路的輸入級及要求信噪比較高的電路中要選用場效應(yīng)管。

7.場效應(yīng)管和三極管均可組成各種放大電路和開關(guān)電路，但由于前者制造工藝簡單，且具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。

8.三極管導(dǎo)通電阻大，場效應(yīng)管導(dǎo)通電阻小，只有幾百毫歐姆，在現(xiàn)用電器件上，一般都用場效應(yīng)管做開關(guān)來用，他的效率是比較高的。

場效應(yīng)管與雙極性晶體管的比較

場效應(yīng)管是電壓控制器件，柵極基本不取電流，而晶體管是電流控制器件，基極必須取一定的電流。因此，在信號源額定電流極小的情況，應(yīng)選用場效應(yīng)管。

場效應(yīng)管是多子導(dǎo)電，而晶體管的兩種載流子均參與導(dǎo)電。由于少子的濃度對溫度、輻射等外界條件很敏感，因此，對于環(huán)境變化較大的場合，采用場效應(yīng)管比較合適。

場效應(yīng)管除了和晶體管一樣可作為放大器件及可控開關(guān)外，還可作壓控可變線性電阻使用。

場效應(yīng)管的源極和漏極在結(jié)構(gòu)上是對稱的，可以互換使用，耗盡型MOS管的柵——源電壓可正可負(fù)。因此，使用場效應(yīng)管比晶體管靈活。

場效應(yīng)晶體管使用優(yōu)勢

VMOS場效應(yīng)管 場效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。

場效應(yīng)管 在只允許從信號源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管;而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是既有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電，被稱之為雙極型器件。

有些場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比三極管好。

場效應(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效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

場效應(yīng)晶體管型號命名

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)型場效應(yīng)管，O代表絕緣柵場效應(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P溝道場效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場效應(yīng)三極管。

第二種命名方法是CS××#，CS代表場效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。

場效應(yīng)晶體管主要參數(shù)

直流參數(shù)

飽和漏極電流IDSS它可定義為：當(dāng)柵、源極之間的電壓等于零，而漏

場效應(yīng)管 、源極之間的電壓大于夾斷電壓時，對應(yīng)的漏極電流。

夾斷電壓UP它可定義為：當(dāng)UDS一定時，使ID減小到一個微小的電流時所需的UGS。

開啟電壓UT它可定義為：當(dāng)UDS一定時，使ID到達(dá)某一個數(shù)值時所需的UGS。

交流參數(shù)

交流參數(shù)可分為輸出電阻和低頻互導(dǎo)2個參數(shù)，輸出電阻一般在幾十千歐到幾百千歐之間，而低頻互導(dǎo)一般在十分之幾至幾毫西的范圍內(nèi)，特殊的可達(dá)100mS，甚至更高。

低頻跨導(dǎo)gm它是描述柵、源電壓對漏極電流的控制作用。

極間電容場效應(yīng)管三個電極之間的電容，它的值越小表示管子的性能越好。

極限參數(shù)

①最大漏極電流是指管子正常工作時漏極電流允許的上限值，

②最大耗散功率是指在管子中的功率，受到管子最高工作溫度的限制，

③最大漏源電壓是指發(fā)生在雪崩擊穿、漏極電流開始急劇上升時的電壓，

④最大柵源電壓是指柵源間反向電流開始急劇增加時的電壓值。

除以上參數(shù)外，還有極間電容、高頻參數(shù)等其他參數(shù)。

漏、源擊穿電壓當(dāng)漏極電流急劇上升時，產(chǎn)生雪崩擊穿時的UDS。

柵極擊穿電壓結(jié)型場效應(yīng)管正常工作時，柵、源極之間的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，若電流過高，則產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象。

使用時主要關(guān)注的參數(shù)有：

1、IDSS—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管中，柵極電壓UGS=0時的漏源電流。

2、UP—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時的柵極電壓。

3、UT—開啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時的柵極電壓。

4、gM—跨導(dǎo)。是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控制能力，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場效應(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，場效應(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)，是指場效應(yīng)管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。使用時，場效應(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)，是指場效應(yīng)管正常工作時，漏源間所允許通過的最大電流。場效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過IDSM 。

場效應(yīng)晶體管測量方法

電阻法測電極

根據(jù)場效應(yīng)管的PN結(jié)正、反向電阻值不一樣的現(xiàn)象，可以判別出結(jié)型場效應(yīng)管的三個

場效應(yīng)管 電極。具體方法：將萬用表撥在R×1k檔上，任選兩個電極，分別測出其正、反向電阻值。當(dāng)某兩個電極的正、反向電阻值相等，且為幾千歐姆時，則該兩個電極分別是漏極D和源極S。因?yàn)閷Y(jié)型場效應(yīng)管而言，漏極和源極可互換，剩下的電極肯定是柵極G。也可以將萬用表的黑表筆(紅表筆也行)任意接觸一個電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個電極，測其電阻值。當(dāng)出現(xiàn)兩次測得的電阻值近似相等時，則黑表筆所接觸的電極為柵極，其余兩電極分別為漏極和源極。若兩次測出的電阻值均很大，說明是PN結(jié)的反向，即都是反向電阻，可以判定是P溝道場效應(yīng)管，且黑表筆接的是柵極;若兩次測出的電阻值均很小，說明是正向PN結(jié)，即是正向電阻，判定為N溝道場效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。若不出現(xiàn)上述情況，可以調(diào)換黑、紅表筆按上述方法進(jìn)行測試，直到判別出柵極為止。

電阻法測好壞

測電阻法是用萬用表測量場效應(yīng)管的源極與漏極、柵極與源極、柵極與漏極、柵極G1與柵極G2之間的電阻值同場效應(yīng)管手冊標(biāo)明的電阻值是否相符去判別管的好壞。具體方法：首先將萬用表置于R×10或R×100檔，測量源極S與漏極D之間的電阻，通常在幾十歐到幾千歐范圍(在手冊中可知，各種不同型號的管，其電阻值是各不相同的)，如果測得阻值大于正常值，可能是由于內(nèi)部接觸不良;如果測得阻值是無窮大，可能是內(nèi)部斷極。然后把萬用表置于R×10k檔，再測柵極G1與G2之間、柵極與源極、柵極與漏極之間的電阻值，當(dāng)測得其各項(xiàng)電阻值均為無窮大，則說明管是正常的;若測得上述各阻值太小或?yàn)橥?，則說明管是壞的。要注意，若兩個柵極在管內(nèi)斷極，可用元件代換法進(jìn)行檢測。

測放大能力

用感應(yīng)信號法具體方法：用萬用表電阻的R×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，給場效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓，此時表針指示出的漏源極間的電阻值。然后用手捏住結(jié)型場效應(yīng)管的柵極G，將人體的感應(yīng)電壓信號加到柵極上。這樣，由于管的放大作用，漏源電壓VDS和漏極電流Ib都要發(fā)生變化，也就是漏源極間電阻發(fā)生了變化，由此可以觀察到表針有較大幅度的擺動。如果手捏柵極表針擺動較小，說明管的放大能力較差;表針擺動較大，表明管的放大能力大;若表針不動，說明管是壞的。

場效應(yīng)管 根據(jù)上述方法，用萬用表的R×100檔，測結(jié)型場效應(yīng)管3DJ2F。先將管的G極開路，測得漏源電阻RDS為600Ω，用手捏住G極后，表針向左擺動，指示的電阻RDS為12kΩ，表針擺動的幅度較大，說明該管是好的，并有較大的放大能力。

運(yùn)用這種方法時要說明幾點(diǎn)：首先，在測試場效應(yīng)管用手捏住柵極時，萬用表針可能向右擺動(電阻值減小)，也可能向左擺動(電阻值增加)。這是由于人體感應(yīng)的交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時的工作點(diǎn)可能不同(或者工作在飽和區(qū)或者在不飽和區(qū))所致，試驗(yàn)表明，多數(shù)管的RDS增大，即表針向左擺動;少數(shù)管的RDS減小，使表針向右擺動。但無論表針擺動方向如何，只要表針擺動幅度較大，就說明管有較大的放大能力。第二，此方法對MOS場效應(yīng)管也適用。但要注意，MOS場效應(yīng)管的輸人電阻高，柵極G允許的感應(yīng)電壓不應(yīng)過高，所以不要直接用手去捏柵極，必須用于握螺絲刀的絕緣柄，用金屬桿去碰觸柵極，以防止人體感應(yīng)電荷直接加到柵極，引起柵極擊穿。第三，每次測量完畢，應(yīng)當(dāng)G-S極間短路一下。這是因?yàn)镚-S結(jié)電容上會充有少量電荷，建立起VGS電壓，造成再進(jìn)行測量時表針可能不動，只有將G-S極間電荷短路放掉才行。

無標(biāo)示管的判別

首先用測量電阻的方法找出兩個有電阻值的管腳，也就是源極S和漏極D，余下

場效應(yīng)管 兩個腳為第一柵極G1和第二柵極G2。把先用兩表筆測的源極S與漏極D之間的電阻值記下來，對調(diào)表筆再測量一次，把其測得電阻值記下來，兩次測得阻值較大的一次，黑表筆所接的電極為漏極D;紅表筆所接的為源極S。用這種方法判別出來的S、D極，還可以用估測其管的放大能力的方法進(jìn)行驗(yàn)證，即放大能力大的黑表筆所接的是D極;紅表筆所接地是S極，兩種方法檢測結(jié)果均應(yīng)一樣。當(dāng)確定了漏極D、源極S的位置后，按D、S的對應(yīng)位置裝人電路，一般G1、G2也會依次對準(zhǔn)位置，這就確定了兩個柵極G1、G2的位置，從而就確定了D、S、G1、G2管腳的順序。

判斷跨導(dǎo)的大小

測反向電阻值的變化判斷跨導(dǎo)的大小.對VMOSV溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)管測量跨導(dǎo)性能時，可用紅表筆接源極S、黑表筆接漏極D，這就相當(dāng)于在源、漏極之間加了一個反向電壓。此時柵極是開路的，管的反向電阻值是很不穩(wěn)定的。將萬用表的歐姆檔選在R×10kΩ的高阻檔，此時表內(nèi)電壓較高。當(dāng)用手接觸柵極G時，會發(fā)現(xiàn)管的反向電阻值有明顯地變化，其變化越大，說明管的跨導(dǎo)值越高;如果被測管的跨導(dǎo)很小，用此法測時，反向阻值變化不大。

場效應(yīng)晶體管測試方法

結(jié)型場管腳識別

場效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極，源極和漏極分別對應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電

場效應(yīng)管 極。將萬用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測量每兩個管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個管腳間的正、反向電阻相等，均為數(shù)KΩ時，則這兩個管腳為漏極D和源極S(可互換)，余下的一個管腳即為柵極G。對于有4個管腳的結(jié)型場效應(yīng)管，另外一極是屏蔽極(使用中接地)。

判定柵極

用萬用表黑表筆碰觸管子的一個電極，紅表筆分別碰觸另外兩個電極。若兩次測出的阻值都很大，說明均是反向電阻，該管屬于N溝道場效應(yīng)管，黑表筆接的也是柵極。制造工藝決定了場效應(yīng)管的源極和漏極是對稱的，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，測量時只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。

估測放大能力

將萬用表撥到R×100檔，紅表筆接源極S，黑表筆接漏極D，相當(dāng)于給場效應(yīng)管加上1.5V的電源電壓。這時表針指示出的是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

場效應(yīng)管 作為輸入信號加到柵極上。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。如果手捏柵極時表針擺動很小，說明管子的放大能力較弱;若表針不動，說明管子已經(jīng)損壞。由于人體感應(yīng)的50Hz交流電壓較高，而不同的場效應(yīng)管用電阻檔測量時的工作點(diǎn)可能不同，因此用手捏柵極時表針可能向右擺動，也可能向左擺動。少數(shù)的管子RDS減小，使表針向右擺動，多數(shù)管子的RDS增大，表針向左擺動。無論表針的擺動方向如何，只要能有明顯地?cái)[動，就說明管子具有放大能力。

本方法也適用于測MOS管。為了保護(hù)MOS場效應(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管每次測量完畢，G-S結(jié)電容上會充有少量電荷，建立起電壓UGS，再接著測時表針可能不動，此時將G-S極間短路一下即可。

場效應(yīng)晶體管產(chǎn)品特性

(1)轉(zhuǎn)移特性：柵極電壓對漏極電流的控制作用稱為轉(zhuǎn)移特性。

(2)輸出特性： UDS與ID的關(guān)系稱為輸出特性。

(3)結(jié)型場效應(yīng)管的放大作用：結(jié)型場效應(yīng)管的放大作用一般指的是電壓放大作用。

場效應(yīng)晶體管電氣特性

場效應(yīng)管與晶體管在電氣特性方面的主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：

貼片場效應(yīng)管

場效應(yīng)管 1：場效應(yīng)管是電壓控制器件，管子的導(dǎo)電情況取決于柵極電壓的高低。晶體管是電流控制器件，管子的導(dǎo)電情況取決于基極電流的大小。 2：場效應(yīng)管漏源靜態(tài)伏安特性以柵極電壓UGS為參變量，晶體管輸出特性曲線以基極電流Ib 為參變量。

3：場效應(yīng)管電流IDS與柵極UGS之間的關(guān)系由跨導(dǎo)Gm 決定，晶體管電流Ic與Ib 之間的關(guān)系由放大系數(shù)β決定。也就是說，場效應(yīng)管的放大能力用Gm 衡量，晶體管的放大能力用β衡量。

4：場效應(yīng)管的輸入阻抗很大，輸入電流極小;晶體管輸入阻抗很小，在導(dǎo)電時輸入電流較大。

5：一般場效應(yīng)管功率較小，晶體管功率較大。

場效應(yīng)晶體管參數(shù)符號

場效應(yīng)晶體管注意事項(xiàng)

(1)為了安全使用場效應(yīng)管，在線路的設(shè)計(jì)中不能超過管的耗散功率，最大漏源電壓、最大柵源電壓和最大電流等參數(shù)的極限值。

(2)各類型場效應(yīng)管在使用時，都要嚴(yán)格按要求的偏置接入電路中，要遵守場效應(yīng)管偏置的極性。如結(jié)型場效應(yīng)管柵源漏之間是PN結(jié)，N溝道管柵極不能加正偏壓;P溝道管柵極不能加負(fù)偏

場效應(yīng)管 壓，等等。(3)MOS場效應(yīng)管由于輸入阻抗極高，所以在運(yùn)輸、貯藏中必須將引出腳短路，要用金屬屏蔽包裝，以防止外來感應(yīng)電勢將柵極擊穿。尤其要注意，不能將MOS場效應(yīng)管放入塑料盒子內(nèi)，保存時最好放在金屬盒內(nèi)，同時也要注意管的防潮。

(4)為了防止場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地;管腳在焊接時，先焊源極;在連入電路之前，管的全部引線端保持互相短接狀態(tài)，焊接完后才把短接材料去掉;從元器件架上取下管時，應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等;當(dāng)然，如果能采用先進(jìn)的氣熱型電烙鐵，焊接場效應(yīng)管是比較方便的，并且確保安全;在未關(guān)斷電源時，絕對不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用場效應(yīng)管時必須注意。

(5)在安裝場效應(yīng)管時，注意安裝的位置要盡量避免靠近發(fā)熱元件;為了防管件振動，有必要將管殼體緊固起來;管腳引線在彎曲時，應(yīng)當(dāng)大于根部尺寸5毫米處進(jìn)行，以防止彎斷管腳和引起漏氣等。

(6)使用VMOS管時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。

(7)多管并聯(lián)后，由于極間電容和分布電容相應(yīng)增加，使放大器的高頻特性變壞，通過反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此，并聯(lián)復(fù)合管管子一般不超過4個，而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。

(8)結(jié)型場效應(yīng)管的柵源電壓不能接反，可以在開路狀態(tài)下保存，而絕緣柵型場效應(yīng)管在不使用時，由于它的輸入電阻非常高，須將各電極短路，以免外電場作用而使管子損壞。

場效應(yīng)管 (9)焊接時，電烙鐵外殼必須裝有外接地線，以防止由于電烙鐵帶電而損壞管子。對于少量焊接，也可以將電烙鐵燒熱后拔下插頭或切斷電源后焊接。特別在焊接絕緣柵場效應(yīng)管時，要按源極-漏極-柵極的先后順序焊接，并且要斷電焊接。

(10)用25W電烙鐵焊接時應(yīng)迅速，若用45～75W電烙鐵焊接，應(yīng)用鑷子夾住管腳根部以幫助散熱。結(jié)型場效應(yīng)管可用表電阻檔定性地檢查管子的質(zhì)量(檢查各PN結(jié)的正反向電阻及漏源之間的電阻值)，而絕緣柵場效管不能用萬用表檢查，必須用測試儀，而且要在接入測試儀后才能去掉各電極短路線。取下時，則應(yīng)先短路再取下，關(guān)鍵在于避免柵極懸空。

在要求輸入阻抗較高的場合使用時，必須采取防潮措施，以免由于溫度影響使場效應(yīng)管的輸入電阻降低。如果用四引線的場效應(yīng)管，其襯底引線應(yīng)接地。陶瓷封裝的芝麻管有光敏特性，應(yīng)注意避光使用。

對于功率型場效應(yīng)管，要有良好的散熱條件。因?yàn)楣β市蛨鲂?yīng)管在高負(fù)荷條件下運(yùn)用，必須設(shè)計(jì)足夠的散熱器，確保殼體溫度不超過額定值，使器件長期穩(wěn)定可靠地工作。

總之，確保場效應(yīng)管安全使用，要注意的事項(xiàng)是多種多樣，采取的安全措施也是各種各樣，廣大的專業(yè)技術(shù)人員，特別是廣大的電子愛好者，都要根據(jù)自己的實(shí)際情況出發(fā)，采取切實(shí)可行的辦法，安全有效地用好場效應(yīng)管。

場效應(yīng)晶體管應(yīng)用領(lǐng)域

場效應(yīng)管(fet)是電場效應(yīng)控制電流大小的單極型半導(dǎo)體器件。在其輸入端基本不取電流或電流極小，具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、制造工藝簡單等特點(diǎn)，在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中被應(yīng)用。

場效應(yīng)器件憑借其低功耗、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)勢，在集成電路中已經(jīng)有逐漸取代三極管的趨勢。但它還是非常嬌貴的，雖然多數(shù)已經(jīng)內(nèi)置了保護(hù)二極管，但稍不注意，也會損壞。所以在應(yīng)用中還是小心為妙。

場效應(yīng)晶體管類型

標(biāo)準(zhǔn)電壓下的耗盡型場效應(yīng)管。從左到右依次依次為：結(jié)型場效應(yīng)管，多晶硅金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)管，雙柵極金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)管，金屬柵極金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)管，金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管。 耗盡層 , 電子 , 空穴 ,金屬,絕緣體. 上方：源極，下方：漏極，左方：柵極，右方：主體。電壓導(dǎo)致溝道形成的細(xì)節(jié)沒有畫出

[1]

摻雜FET(解釋如下)的溝道用來制造N型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。在耗盡模式的FET下，漏和源可能被摻雜成不同類型至溝道?；蛘咴谔岣吣Ｊ较碌腇ET，它們可能被摻雜成相似類型。場效應(yīng)晶體管根據(jù)絕緣溝道和柵的不同方法而區(qū)分。FET的類型有：

DEPFET(Depleted FET)是一種在完全耗盡基底上制造，同時用為一個感應(yīng)器、放大器和記憶極的FET。它可以用作圖像(光子)感應(yīng)器。

DGMOFET(Dual-gate MOSFET)是一種有兩個柵極的MOSFET。

DNAFET是一種用作生物感應(yīng)器的特殊FET，它通過用單鏈DNA分子制成的柵極去檢測相配的DNA鏈。

FREDFET(Fast Recovery Epitaxial Diode FET)是一種用于提供非常快的重啟(關(guān)閉)體二極管的特殊FET。

HEMT(高電子遷移率晶體管，High Electron Mobility Transistor)，也被稱為HFET(異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管，heterostructure FET)，是運(yùn)用帶隙工程在三重半導(dǎo)體例如AlGaAs中制造的。完全耗盡寬帶隙造成了柵極和體之間的絕緣。

IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)是一種用于電力控制的器件。它和類雙極主導(dǎo)電溝道的MOSFET的結(jié)構(gòu)類似。它們一般用于漏源電壓范圍在200-3000伏的運(yùn)行。功率MOSFET仍然被選擇為漏源電壓在1到200伏時的器件.

ISFET是離子敏感的場效應(yīng)晶體管(Ion-Sensitive Field Effect Transistor),它用來測量溶液中的離子濃度。當(dāng)離子濃度(例如pH值)改變，通過晶體管的電流將相應(yīng)的改變。

JFET用相反偏置的p-n結(jié)去分開柵極和體。

MESFET(Metal-Semiconductor FET)用一個肖特基勢壘替代了JFET的PN結(jié);它用于GaAs和其它的三五族半導(dǎo)體材料。

MODFET(Modulation-Doped FET)用了一個由篩選過的活躍區(qū)摻雜組成的量子阱結(jié)構(gòu)。

MOSFET用一個絕緣體(通常是二氧化硅)于柵和體之間。

NOMFET是納米粒子有機(jī)記憶場效應(yīng)晶體管(Nanoparticle Organic Memory FET)。

OFET是有機(jī)場效應(yīng)晶體管(Organic FET)，它在它的溝道中用有機(jī)半導(dǎo)體。

場效應(yīng)管與晶體管的比較

(1)場效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管;而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。

(2)場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，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。被稱之為雙極型器件。

(3)有些場效應(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效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用[2] 。

引申信息

歷史

場效應(yīng)晶體管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分別發(fā)明，但是實(shí)用的器件一直到1952年才被制造出來(結(jié)型場效應(yīng)管，Junction-FET，JFET)。1960年Dawan Kahng發(fā)明了金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET)，從而大部分代替了JFET，對電子行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。

電極

所有的FET都有柵極(gate)、漏極(drain)、源極(source)三個端，分別大致對應(yīng)BJT的基極(base)、集電極(collector)和發(fā)射極(emitter)。除JFET以外，所有的FET也有第四端，被稱為體(body)、基(base)、塊體(bulk)或襯底(substrate)。這個第四端可以將晶體管調(diào)制至運(yùn)行;在電路設(shè)計(jì)中，很少讓體端發(fā)揮大的作用，但是當(dāng)物理設(shè)計(jì)一個集成電路的時候，它的存在就是重要的。在圖中柵極的長度(length)L，是指源和漏的距離。寬度(width)是指晶體管的范圍，在圖中和橫截面垂直。通常情況下寬度比長度大得多。長度1微米的柵極限制最高頻率約為5GHz，0.2微米則是約30GHz。

這些端的名稱和它們的功能有關(guān)。柵極可以被認(rèn)為是控制一個物理柵的開關(guān)。這個柵極可以通過制造或者消除源極和漏極之間的溝道，從而允許或者阻礙電子流過。如果受一個加上的電壓影響，電子流將從源極流向漏極。體很簡單的就是指柵、漏、源極所在的半導(dǎo)體的塊體。通常體端和一個電路中最高或最低的電壓相連，根據(jù)類型不同而不同。體端和源極有時連在一起，因?yàn)橛袝r源也連在電路中最高或最低的電壓上。當(dāng)然有時一些電路中FET并沒有這樣的結(jié)構(gòu)，比如級聯(lián)傳輸電路和串疊式電路。

組成

FET由各種半導(dǎo)體構(gòu)成，目前硅是最常見的。大部分的FET是由傳統(tǒng)塊體半導(dǎo)體制造技術(shù)制造，使用單晶半導(dǎo)體硅片作為反應(yīng)區(qū)，或者溝道。

大部分的不常見體材料，主要有非晶硅、多晶硅或其它在薄膜晶體管中，或者有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的非晶半導(dǎo)體。有機(jī)場效應(yīng)晶體管基于有機(jī)半導(dǎo)體，常常用有機(jī)柵絕緣體和電極。