場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。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)載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。
一、MOS場效應管
MOS場效應管分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。金譽半導體之前提過,它是根據(jù)導電方式的不同,MOSFET又分增強型、耗盡型。所謂增強型是指:當VGS=0時管子是呈截止狀態(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,形成導電溝道。耗盡型則是指,當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、場效應管的工作原理
場效應管主要由三個區(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)對場效應管的控制。
當柵極電壓低于閾值電壓(Threshold Voltage)時,柵極與溝道之間沒有導電通道,電子不能從漏極流向源極,場效應管處于截止狀態(tài),相當于一個絕緣體。
當柵極電壓高于閾值電壓時,柵極與溝道之間形成導電通道,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,形成一個導電區(qū)域,稱為反型層(N型或P型)。
隨著源極電壓的進一步升高,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,形成導電通道。當源極電壓達到一定值時,溝道中的電子濃度足夠大,使得整個溝道都變成導電狀態(tài)。
當柵極電壓為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。這意味著場效應管處于導通狀態(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散區(qū)N+和漏擴散區(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。當漏接電源正極,源極接電源負極并使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,在兩個擴散區(qū)之間就感應出帶負電的少數(shù)載流子,形成從漏極到源極的N型溝道,當VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時,N溝道管開始導通,形成漏極電流ID。
三、場效應管的作用
1、場效應管可應用于放大。由于場效應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、場效應管可以用作可變電阻。
4、場效應管可以方便地用作恒流源。
5、場效應管可以用作電子開關(guān)。
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審核編輯 黃宇
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