一文读懂场效应管的分类、结构以及原理

场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写（FET））简称场效应管，是较新型的半导体材料，利用电场效应来控制晶体管的电流，因而得名。它只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从场效应管的结构来划分，它有结型场效应管和绝缘栅型场效应管之分。

1.结型场效应管

（1） 结型场效应管结构

N沟道结型场效应管的结构如下图所示，它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极，另一端是源极。

结型场效应管的结构示意图

（2） 结型场效应管工作原理

以N沟道为例说明其工作原理。

当VGS=0时，在漏、源之间加有一定电压时，在漏源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。当VGS《0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，VGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS （off）。

（3）结型场效应管特性曲线

结型场效应管的特性曲线有两条，

一是输出特性曲线（ID=f（VDS）| VGS=常量），

二是转移特性曲线（ID=f（VGS）|VDS =常量）。

N沟道结型场效应管的特性曲线如下图所示。

（a） 漏极输出特性曲线 （b） 转移特性曲线

N沟道结型场效应管的特性曲线

2. 绝缘栅场效应三极管的工作原理

绝缘栅场效应三极管分为：

耗尽型→N沟道、P沟道

增强型→N沟道、P沟道

（1）N沟道耗尽型绝缘栅场效应管结构

N沟道耗尽型的结构和符号如下图（a）所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当VGS》0时，将使ID进一步增加。VGS《0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压，用符号VGS （off）表示，有时也用VP表示。

N沟道耗尽型的转移特性曲线如下图（b）所示。

（a） 结构示意图 （b） 转移特性曲线

（2）N沟道增强型绝缘栅场效应管结构

N沟道增强型绝缘栅场效应管，结构与耗尽型类似。但当VGS=0 V时，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。当栅极加有电压时，若VGS》VGS （th）时，形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在VGS=0V时ID=0，只有当VGS》VGS （th）后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。

VGS（th）——开启电压或阀电压;

（3）P沟道增强型和耗尽型MOSFET

P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。