簡單認識場效應晶體管

簡便熟悉場效應晶體管

場效應管又稱場效應晶體管（縮寫：FET），是使用電場效應來控制晶體管的電流，因此得名。它僅有一種載流子到場導電的半導體器件，是一種用輸入電壓控制輸入電流的半導體器件。從到場導電的載流子來區分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從場效應管的布局來區分，有結型場效應（JFET）和絕緣柵型場效應管（MOS管）之分。

場效應管有三個電極：D(Drain) 稱為漏極，相當雙極型三極管的集電極；G(Gate) 稱為柵極，相當于雙極型三極管的基極；S(Source) 稱為源極，相當于雙極型三極管的發射極。

場效應管屬于電壓控制型半導體器件，具有輸入電阻高（10七次方～10十五次方Ω）、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿征象、寧靜事情地區寬等優點，現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強壯競爭者。

1. 結型場效應管

結型場效應管的分類：結型場效應管有兩種布局情勢，它們是N溝道結型場效應管和P溝道結型場效應管。

結型場效應管也具有三個電極，它們是：柵極；漏極；源極。

N溝道結型場效應管的布局是在N型半導體硅片的兩側各制造一個PN結，構成兩個PN結夾著一個N型溝道的布局。兩個P區即為柵極，N型硅的一端是漏極，另一端是源極。

N溝道為例分析其事情原理。

當VGS=0時，在漏、源之間加有一定電壓時，在漏源間將構成多子的漂移活動，產生漏極電流。當VGS＜0時，PN結反偏，構成耗盡層，漏源間的溝道將變窄，ID將減小，VGS持續減小，溝道持續變窄，ID持續減小直至為0。當漏極電流為零時所對應的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VGS （off）。

2. 絕緣柵場效應三極管

則因柵極與別的電極完全絕緣而得名。它是由金屬、氧化物和半導體所構成（柵極為金屬鋁），以是又稱為金屬—氧化物—半導體場效應管，簡稱MOS場效應管。

絕緣柵場效應三極管分為：

耗盡型（DMOS）：N溝道、P溝道

加強型 (EMOS)：N溝道、P溝道

N溝道耗盡型的布局和標記如下圖所示，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了多量的金屬正離子。以是當VGS=0時，這些正離子以前以為出反型層，構成了溝道。于是，只需有漏源電壓，就有漏極電流存在。當VGS＞0時，將使ID進一步增長。VGS＜0時，隨著VGS的減小漏極電流漸漸減小，直至ID=0。對應ID=0的VGS稱為夾斷電壓，用標記VGS （off）表現，偶爾也用VP表現。

N溝道加強型絕緣柵場效應管布局

加強型MOS場效應管可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。關于N溝道的場效應管其源極和漏極接在N型半導體上，相反關于P溝道的場效應管其源極和漏極則接在P型半導體上。場效應管的輸入電流是由輸入的電壓（或稱電場）控制，可以以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管的緣故。

加強型MOS場效應管道加強型MOSFET基本上是一種支配對稱的拓撲布局，它是在P型半導體上天生一層SiO2 薄膜絕緣層，然后用光刻工藝分散兩個高摻雜的N型區，從N型區引出電極，一個是漏極D，一個是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極 G。P型半導體稱為襯底(substrat)，用標記B表現。

N溝道加強型絕緣柵場效應管，布局與耗盡型相似。但當VGS=0 V時，在D、S之間加上電壓不會在D、S間構成電流。當柵極加有電壓時，若VGS＞VGS （th）時，構成溝道，將漏極和源極相反。假云云時加有漏源電壓，就可以構成漏極電流ID。在VGS=0V時ID=0，僅有當VGS＞VGS （th）后才會顯現漏極電流，這種MOS管稱為加強型MOS管。

P溝道加強型和耗盡型MOSFET

P溝道MOSFET的事情原理與N溝道MOSFET完全相反，只不外導電的載流子不同，供電電壓極性不同罷了。這好像雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。