• 場(chǎng)效應(yīng)管的基礎(chǔ)概論

上一節(jié)內(nèi)容我們介紹了三極管，今天這篇文章我們來(lái)介紹與它非常相似的場(chǎng)效應(yīng)管，它們都屬于晶體管，都是由半導(dǎo)體材料做成的。

我們知道三極管全稱(chēng)為半導(dǎo)體三極管，也稱(chēng)雙極型晶體管、晶體三極管，是一種電流控制型半導(dǎo)體器件，其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)， 也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。

場(chǎng)效應(yīng)管（英語(yǔ)：field-effect transistor，縮寫(xiě)：FET）是一種通過(guò)電場(chǎng)效應(yīng)控制電流的電子器件。它依靠電場(chǎng)去控制導(dǎo)電溝道形狀，因此能控制半導(dǎo)體材料中某種類(lèi)型載流子的溝道的導(dǎo)電性。場(chǎng)效應(yīng)晶體管有時(shí)被稱(chēng)為“單極性晶體管”，以它的單載流子型作用對(duì)比雙極性晶體管。

由于半導(dǎo)體材料的限制，以及雙極性晶體管比場(chǎng)效應(yīng)晶體管容易制造，場(chǎng)效應(yīng)晶體管比雙極性晶體管要晚造出，但場(chǎng)效應(yīng)晶體管的概念卻比雙極性晶體管早。

現(xiàn)在的高清、液晶、等離子電視機(jī)中開(kāi)關(guān)電源部分除了采用了PFC技術(shù)外，在元器件上的開(kāi)關(guān)管均采用性能優(yōu)異的MOS管取代過(guò)去的大功率晶體三極管，使整機(jī)的效率、可靠大大提高，故障率大幅的下降。MOS管和大功率晶體三極管在結(jié)構(gòu)、特性有著本質(zhì)上的區(qū)別，所以在應(yīng)用上，它的驅(qū)動(dòng)電路比晶體三極管復(fù)雜。

所有的FET都有柵極（gate）、漏極（drain）、源極（source）三個(gè)端，分別大致對(duì)應(yīng)雙極性晶體管的基極（base）、集電極（collector）和發(fā)射極（emitter）。

• 場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)

場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類(lèi)。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）因有兩個(gè)PN結(jié)而得名，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（JGFET）則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。它們由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱(chēng)為單極型晶體管，屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。

我們常說(shuō)的MOS管就是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中的一種，它也是應(yīng)用最廣泛的一種，所以這一節(jié)接下的內(nèi)容我們主要通過(guò)介紹MOS管來(lái)了解場(chǎng)效應(yīng)晶體管。MOSFET有分為增強(qiáng)型和耗盡型兩大類(lèi)，增強(qiáng)型和耗盡型每一類(lèi)又有NMOS和PMOS，和三極管中的PNP和NPN類(lèi)似。

下圖的場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)及電器符號(hào)：

下圖是三極管和mos管電器符號(hào)的聯(lián)系與差異：

• MOS管的寄生二極管

由于生產(chǎn)工藝，MOS 管會(huì)有寄生二極管，或稱(chēng)體二極管。這是mos管與三極管較大的一個(gè)區(qū)別。

當(dāng)滿(mǎn)足 MOS 管的導(dǎo)通條件時(shí)，MOS 管的 D 極和 S 極會(huì)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候體二極管是截止?fàn)顟B(tài)。因?yàn)?MOS 管導(dǎo)通內(nèi)阻很小，不足以使寄生二極管導(dǎo)通。

• MOS管的導(dǎo)通條件

PMOS增強(qiáng)型管：UG-US<0 , 且 |UG-US|>|UGSTH| ， UGSTH是開(kāi)啟電壓；

NMOS增強(qiáng)型管：UG-US>0，且 |UG-US|>|UGSTH| ，UGSTH是開(kāi)啟電壓；

PMOS導(dǎo)通是在G和S之間加G負(fù)S正電壓。NMOS相反。

• MOS管工作狀態(tài)

MOSFET 不同于三極管，因?yàn)槟承┬吞?hào)封裝內(nèi)有并聯(lián)二極管，所以其 D 和 S 極是不能反接的，且 N 管必須由 D 流向 S，P 管必須由 S 流向 D?？梢杂孟卤砼袛喙ぷ鳡顟B(tài)：

截止區(qū)：當(dāng) UGS 小于開(kāi)啟電壓 UGSTH時(shí)，MOS 不導(dǎo)通。

可變電阻區(qū)：UDS 很小，I_DID 隨UDS 增大而增大。

恒流區(qū)：UDS 變化，I_DID 變化很小。

擊穿區(qū)：UDS 達(dá)到一定值時(shí)，MOS 被擊穿，I_DID 突然增大，如果沒(méi)有限流電阻，將被燒壞。

過(guò)損耗區(qū)：功率較大，需要加強(qiáng)散熱，注意最大功率。

• 場(chǎng)效應(yīng)管主要參數(shù)

場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)很多，包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)，但普通運(yùn)用時(shí)主要關(guān)注以下一些重點(diǎn)參數(shù)：飽和漏源電流IDSS，夾斷電壓Up，（結(jié)型管和耗盡型絕緣柵管，或開(kāi)啟電壓UT（加強(qiáng)型絕緣柵管）、跨導(dǎo)gm、漏源擊穿電壓BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源電流IDSM。

一、飽和漏源電流

飽和漏源電流IDSS：是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓UGS＝0時(shí)的漏源電流。

二、夾斷電壓

夾斷電壓Up是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。

三、開(kāi)啟電壓

開(kāi)啟電壓UT是指加強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。

四、跨導(dǎo)

跨導(dǎo)gm是表示柵源電壓UGS對(duì)漏極電流ID的控制才能，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gm是權(quán)衡場(chǎng)效應(yīng)管放大才能的重要參數(shù)。

五、漏源擊穿電壓

漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS。

六、最大耗散功率

最大耗散功率PDSM也是—項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。運(yùn)用時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)踐功耗應(yīng)小于PDSM并留有—定余量。

七、最大漏源電流

最大漏源電流IDSM是另一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許經(jīng)過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超越IDSM。

• 場(chǎng)效應(yīng)管的用途

一、場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)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。

二、場(chǎng)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(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。

三、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。

四、場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

五、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。

• 總結(jié)

場(chǎng)效應(yīng)管在電子應(yīng)用中非常普遍，了解基礎(chǔ)知識(shí)之后我們接下來(lái)就可以運(yùn)用它做一些電子開(kāi)發(fā)了。