半導體元器件FET場效應管分類

作為和雙極型晶體管三極管對應的一種單極型晶體管就是FET場效應管，所謂的場效應就是利用電場的效應來控制器件導通。這里場效應管也有幾種分類：

結型場效應管JFET相對于MOSFET管而言的主要特征是導電溝道在半導體內部，稱為體內場效應管，這樣最大的好處是噪聲更低，常用于低噪聲的前端信號處理。

以N溝道的JFET為例，在N型半導體的兩側制造兩個高濃度摻雜的P型區，形成PN結?？梢钥闯龉ぷ鲿rGS必須是反偏電壓，以保證輸入端G極為高阻抗。這時候在DS之間加電壓值就會讓電子通過N溝道形成電流。這樣VGS和VDS對電流都有控制作用。

JFET伏安特性曲線

過程分析：

1、VDS不變，隨著GS電壓反向增大時，PN之間的耗盡層增大，意思是由于電場作用導致P區邊緣聚集更多空穴，這樣中間的溝道越來越小，最后溝道被夾斷。這個過程中DS之間的電阻越來越大，實際上是一個受控于VGS的可變電阻。

2、VGS不變，隨著VDS電壓增大，電流通過溝道，這樣也導致沿著溝道有電位梯度差，就是每個點的VGS不一樣了。這樣形成的溝道寬度每個點都不一樣。因此，VDS增大同時又會導致溝道變窄，阻礙電流，但是一定范圍內，VDS還是以增大電流為主。

VDS繼續增大，當溝道開始夾斷時，夾斷區域隨著VDS增大沿著溝道不斷擴大，這個時候，VDS對電流的推動作用和隨之變大的DS之間電阻對電流的阻礙作用基本抵消，漏電流處于飽和狀態，直到溝道完全夾斷。溝道完全夾斷后，電壓繼續增大，漏電流也會增大，最終擊穿損壞。如上面圖中的特性曲線所示

3、如上分析：在夾斷之前為可變電阻區（放大區），夾斷中為恒流區（飽和區），VGS小于開啟電壓時關斷（截止區）。

可以知道VGS越大，VDS的開始夾斷電壓就越小，因為反向的VGS本來就是形成耗盡層的電壓動力。和不斷增大的VDS同向。

JFET的特性：

1、溝道在半導體內部，噪聲極小。知道這一點就夠了，看一些精密運放設計就明白了所謂的前級輸入為JFET的優勢。

為了進一步提高輸入阻抗，輸入級柵極采用了Sio2和鋁。這樣完全絕緣可以使得輸入阻抗高達10的15次方歐姆，這樣功耗也會更低。

NMOS的結構就是在P型襯底上擴散形成兩個N型區，這樣在表面形成導電溝道。MOS管里所有的PN結必須保證反偏，因此，在以P型為襯底的NMOS管結構中，襯底接地GND，而PMOS的襯底必須接電源VCC。

過程分析：

1、類似于上面的JFET，VGS正向增大時，VGS>VTH,在Sio2表面開始聚集電子，逐漸形成N型的溝道。這時MOS管類似一個受控于VGS的可變電阻.VDS=0時形成的是電位均勻的導電溝道。

2、當VGS>VTH，且VDS

3、當VGS>VTH，且VDS>VGS-VTH時,這時由于VDS過大，造成靠近D端的溝道開始被夾斷了，因為VGS和VDS在溝道上的電場作用是相反的。夾斷點慢慢右移，參考JFET溝道，此時電流基本恒定，處于飽和區。

4、VDS繼續增大的話就會造成MOS管擊穿，MOS的擊穿有幾種可能：

4.1、VDS足夠大，漏極D和襯底之間的反偏二極管雪崩擊穿。

4.2、DS之間擊穿，穿通擊穿。

4.3、最容易擊穿的是柵極，很薄的Sio2層，因此必須加以保護，不使用時接電位處理。

耗盡型MOS：

耗盡型MOS的特點就是VGS為負壓時導通，實際應用中太少，就不說了。

MOS管放大電路：

MOS管的放大電路參考與三極管，同樣也分為共源極、共柵極、共漏極放大器。然后提供偏壓讓MOS管工作在線性區。

三、功率MOSFET：

這里介紹一下用作大功率器件的MOS管，因為目前在功率應用領域相關器件種類很多。

作為功率和非功率型MOSFET在結構上是有很大區別的：

功率MOS的基本結構DMOS：雙擴散型MOS。

D和S極面對面，耐壓值高。

MOS管特性參數：

以NMOS管IRF530N為例

在不同應用條件下我們關注的參數還是差別蠻大的。

1、IDS：工作電流，大功率應用時要保證余量。

2、PD：功率。

3、VGS：柵極電壓，不能過大擊穿。

4、VTH:柵極開啟電壓，一般在幾V。

5、RDS(on):導通電阻，決定了DS之間的壓降，越小越好，一般在幾十毫歐。

6、IGSS:柵極漏電流。

7、IDSS：源漏之間漏電流，在一些小電流應用中要特別注意漏電流參數的影響。

8、Cgs:柵極電容，決定了開啟速度。

9、Gm:低頻跨導，反應VGS對電流的控制能力，在放大應用中注意。

小結

和三極管類似，FET場效應管尤其是MOSFET在電路設計中應用廣泛，半導體工藝中三極管和MOS管兼容的工藝被稱為CMOS工藝，這樣可以分別發揮各自的優勢。我們在實際應用中要根據自己的需求來選型和設計。