• 場效應(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介紹與它非常相似的場效應(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為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、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放大成幅度值較大的電信號， 也用作無觸點開關(guān)。

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

由于半導(dǎo)體材料的限制，以及雙極性晶體管比場效應(yīng)晶體管容易制造，場效應(yīng)晶體管比雙極性晶體管要晚造出，但場效應(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)中開關(guān)電源部分除了采用了PFC技術(shù)外，在元器件上的開關(guān)管均采用性能優(yōu)異的MOS管取代過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）三個端，分別大致對應(yīng)雙極性晶體管的基極（base）、集電極（collector）和發(fā)射極（emitter）。

• 場效應(yīng)管的分類

場效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）因有兩個PN結(jié)而得名，絕緣柵型場效應(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，也稱為單極型晶體管，屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。

我們常說的MOS管就是絕緣柵型場效應(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)容我們主要通過介紹MOS管來了解場效應(yīng)晶體管。MOSFET有分為增強(qiáng)型和耗盡型兩大類，增強(qiáng)型和耗盡型每一類又有NMOS和PMOS，和三極管中的PNP和NPN類似。

下圖的場效應(yīng)管的分類及電器符號：

下圖是三極管和mos管電器符號的聯(lián)系與差異：

• MOS管的寄生二極管

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

當(dāng)滿足 MOS 管的導(dǎo)通條件時，MOS 管的 D 極和 S 極會導(dǎo)通，這個時候體二極管是截止?fàn)顟B(tài)。因為 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是開啟電壓；

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

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，因為某些型號封裝內(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。可以用下表判斷工作狀態(tài)：

截止區(qū)：當(dāng) UGS 小于開啟電壓 UGSTH時，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，MOS 被擊穿，I_DID 突然增大，如果沒有限流電阻，將被燒壞。

過損耗區(qū)：功率較大，需要加強(qiáng)散熱，注意最大功率。

• 場效應(yīng)管主要參數(shù)

場效應(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)，但普通運用時主要關(guān)注以下一些重點參數(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效應(yīng)管中，柵極電壓UGS＝0時的漏源電流。

二、夾斷電壓

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

三、開啟電壓

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

四、跨導(dǎo)

跨導(dǎo)gm是表示柵源電壓UGS對漏極電流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，場效應(yīng)管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項極限參數(shù)，加在場效應(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。運用時場效應(yīng)管實踐功耗應(yīng)小于PDSM并留有—定余量。

七、最大漏源電流

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

• 場效應(yīng)管的用途

一、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。

二、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。

三、場效應(yīng)管可以用作可變電阻。

四、場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

五、場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。

• 總結(jié)

場效應(yīng)管在電子應(yīng)用中非常普遍，了解基礎(chǔ)知識之后我們接下來就可以運用它做一些電子開發(fā)了。