场效应管概述

 在现在的电子产品中，处处可以见到场效应管的身影，本文重在描述场效应管的相关知识。

场效应管

一：场效应管是利用回路的电场效应来控制输出回路的一种半导体器件

由于它仅靠半导体的多数载流子导电，又称单极性晶体管，效应管分为N沟道型和P沟道型

d：漏极

s：源极

g：栅极

结形场效应管工作原理：为使N沟道型场效应管正常工作：应在栅源之间加负向电压;以保证耗尽层承受反向电压;在娄源之间加正向电压，已实现漏极电流，既保证了栅源之间内阻很高，又实现了Ugs对沟道电流的控制。P33

二、场效应管的工作原理- -结构

所有的FET都有栅极g(gate)、漏极d(drain)、源极s(source)三个极，分别对应双极性晶体管的基极b(base)、集电极c(collector)和发射极e(emitter)。除了结型场效应管外，所有的FET也有第四端，被称为体(body)、基(base)、块体(bulk)或衬底(substrate)。P区与N区交界面形成耗尽层，而漏极d与源极s间的非耗尽层区域称为导电沟道。

四、场效应管工作原理- - 结型

结型场效应管可分为N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管，下面我们就以N沟道为例对结型场效应管工作原理进行说明。

为保证N沟道结型场效应管能正常工作，应在其栅-源之间加负向电压(即uGS<0)，以保证耗尽层承受反向电压;在漏-源之间加正向电压uDS，以形成漏极电流。栅-源之间负向电压越大，PN结交界面所形成的耗尽区就越厚，导电沟道越窄，沟道电阻变大，漏极电流iD越小;相反，若栅-源之间负向电压越小，则耗尽区就越薄，导电沟道越宽，沟道电阻变小，漏极电流iD越大。因此实现了场效应管的栅-源间负向电压对沟道电流的控制。

而对于P沟道结型场效应管，与N沟道原理类似，但要在其栅-源之间加正向电压(即uGS>0)才能保证其能能正常工作。

五、场效应管工作原理- - 绝缘栅型

以N沟道耗尽型MOS管为例，如果在制造MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入大量正离子，那么即使uGS=0，在正离子作用下P型衬底表层也存在反型层，即漏-源之间存在导电沟道。只要在漏-源间加正向电压，就会产生漏极电流，并且，uGS为正时，反型层变宽，沟道电阻变小，沟道电流iD增大;反之，uGS为负时，反型层变窄，沟道电阻变大，iD减小。而当uGS从零减小到一定值时，反型层消失，漏-源之间导电沟道消失，iD=0。实现了栅源电压对漏极电流的控制。

六、场效应管工作原理- - 增强型

以N沟道为例，在一个N沟道增强模式器件中，应在栅源间加正向电压。正电压吸引了体中的自由移动的电子向栅极运动，形成了导电沟道。但是首先，充足的电子需要被吸引到栅极的附近区域去对抗加在FET中的掺杂离子;这形成了一个没有运动载流子的被称为耗尽区的区域，这种现象被称为FET的阈值电压。更高的栅源电压将会吸引更多的电子通过栅极，则会制造一个从源极到漏极的导电沟道;这个过程叫做”反型”。

七、场效应管工作原理- - 耗尽型

在一个N沟道耗尽模式器件中，在栅源之间加负向电压将会造成一个耗尽区去拓展宽度，从边界侵入沟道，从而使沟道变窄。若耗尽区扩展至完全关闭沟道，则漏源间沟道电阻会变得很大，FET就会像开关一样有效的关闭。类似的，在一个P沟道耗尽模式期器件中，在栅源之间加正向电压将使沟道变宽，沟道电阻变小，使电流更易通过。

以上就是场效应管的原理，需要设计者有电产品设计的相关项目经验。