基础元器件之场效应管

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场效应管（英语：field-effect transistor，缩写：FET）是一种通过电场效应控制电流的电子器件。它依靠电场去控制导电沟道形状，因此能控制半导体材料中某种类型载流子的沟道的导电性。场效应晶体管有时被称为“单极性晶体管”，以它的单载流子型作用对比双极性晶体管。

由于半导体材料的限制，以及双极性晶体管比场效应晶体管容易制造，场效应晶体管比双极性晶体管要晚造出，但场效应晶体管的概念却比双极性晶体管早。

现在的高清、液晶、等离子电视机中开关电源部分除了采用了PFC技术外，在元器件上的开关管均采用性能优异的MOS管取代过去的大功率晶体三极管，使整机的效率、可靠大大提高，故障率大幅的下降。MOS管和大功率晶体三极管在结构、特性有着本质上的区别，所以在应用上，它的驱动电路比晶体三极管复杂。

所有的FET都有栅极（gate）、漏极（drain）、源极（source）三个端，分别大致对应双极性晶体管的基极（base）、集电极（collector）和发射极（emitter）。

场效应管的分类

场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完整绝缘而得名。它们由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管，属于电压控制型半导体器件。

我们常说的MOS管就是绝缘栅型场效应管中的一种，它也是应用最广泛的一种，所以这一节接下的内容我们主要通过介绍MOS管来了解场效应晶体管。MOSFET有分为增强型和耗尽型两大类，增强型和耗尽型每一类又有NMOS和PMOS，和三极管中的PNP和NPN类似。

下图的场效应管的分类及电器符号：

下图是三极管和mos管电器符号的联系与差异：

MOS管的寄生二极管

由于生产工艺，MOS 管会有寄生二极管，或称体二极管。这是mos管与三极管较大的一个区别。

当满足 MOS 管的导通条件时，MOS 管的 D 极和 S 极会导通，这个时候体二极管是截止状态。因为 MOS 管导通内阻很小，不足以使寄生二极管导通。

• MOS管的导通条件

PMOS增强型管：UG-US<0 , 且 |UG-US|>|UGSTH| ， UGSTH是开启电压；

NMOS增强型管：UG-US>0，且 |UG-US|>|UGSTH| ，UGSTH是开启电压；

PMOS导通是在G和S之间加G负S正电压。NMOS相反。

MOS管工作状态

MOSFET 不同于三极管，因为某些型号封装内有并联二极管，所以其 D 和 S 极是不能反接的，且 N 管必须由 D 流向 S，P 管必须由 S 流向 D。可以用下表判断工作状态：

截止区：当 UGS 小于开启电压 UGSTH时，MOS 不导通。

可变电阻区：UDS 很小，I_DID 随UDS 增大而增大。

恒流区：UDS 变化，I_DID 变化很小。

击穿区：UDS 达到一定值时，MOS 被击穿，I_DID 突然增大，如果没有限流电阻，将被烧坏。

过损耗区：功率较大，需要加强散热，注意最大功率。

场效应管主要参数

场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但普通运用时主要关注以下一些重点参数：饱和漏源电流IDSS，夹断电压Up，（结型管和耗尽型绝缘栅管，或开启电压UT（加强型绝缘栅管）、跨导gm、漏源击穿电压BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源电流IDSM。

一、饱和漏源电流

饱和漏源电流IDSS：是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS＝0时的漏源电流。

二、夹断电压

夹断电压Up是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。

三、开启电压

开启电压UT是指加强型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。

四、跨导

跨导gm是表示栅源电压UGS对漏极电流ID的控制才能，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gm是权衡场效应管放大才能的重要参数。

五、漏源击穿电压

漏源击穿电压BUDS是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能接受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。

六、最大耗散功率

最大耗散功率PDSM也是—项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。运用时场效应管实践功耗应小于PDSM并留有—定余量。

七、最大漏源电流

最大漏源电流IDSM是另一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许经过的最大电流。场效应管的工作电流不应超越IDSM。

场效应管的用途

一、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

二、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

三、场效应管可以用作可变电阻。

四、场效应管可以方便地用作恒流源。

五、场效应管可以用作电子开关。

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