一、?什么是FET

FET是Field Effect Transistor的縮寫，稱為場效應晶體管。它是晶體管的一種。通常所說的晶體管是指雙極晶體管。

場效應晶體管的工作方式是溝道中的多數載流子在電場作用下由源極向漏極作漂移運動，形成了漏極電流。只涉及到一種載流子的漂移作用，所以也叫單極性晶體管。

FET有三個電極分別是柵極（ Gate ）、源極（ Source ）和漏極（ Drain ）。

小貼士：

雙極性晶體管，全稱雙極性結型晶體管（bipolar junction transistor, BJT），俗稱三極管， 晶體管中的電荷流動主要是由于載流子在PN結處的擴散作用和漂移運動。雙極性晶體管的工作，同時涉及電子和空穴兩種載流子的流動，因此它被稱為雙極性的，所以也稱雙極性載流子晶體管。

二、FET的工作原理

三極管是由輸入端（基極）流動的電流來控制輸出端（集電極）的電流，屬于流控流元件。而FET是由加在輸入端（柵極）的電壓來控制輸出端（漏極）的電流，屬于壓控流元件。

下圖是FET內部工作的原理圖。FET對加在柵極與源極之間電壓不斷的監(jiān)視，控制漏極與源極之間的電流源，使流動的電流與其電壓成正比。

三、FET的分類

如下圖所示，FET按照結構可以分為結型FET ( JFET: Junction FET ) 和絕緣柵FET ( MOSFET: Metal Oxide Semiconductor FET ) 。

按照電學特性，MOSFET又可以分為耗盡型 ( depletion ) 與增強型 ( enhancement ) 兩類。它們又可以進一步分為N溝型和P溝型。

四、FET的結構

下圖是FET的簡單結構示意圖。

JFET的柵極與溝道（D,S間叫溝道）間有PN結，所以認為存在著二極管（由于有PN結，所以稱為結型FET）。

JFET的柵極-溝道間的二極管是工作在截止狀態(tài)的。所以柵極-溝道間流過的電流很小，只相當于二極管的反向漏電流，所以JFET的輸入阻抗很高（約10^8 ~ 10^12 Ω）。

MOSFET的柵極是由金屬構成的，它與半導體溝道之間有一層絕緣膜，形成三層結構。所謂MOS，就是因為實際的結構由金屬（M）、絕緣膜（如氧化膜，O）和半導體（S）組成。

MOSFET的特點是柵極與溝道間有絕緣膜，柵極與溝道是絕緣的，所以流過柵極的電流比JFET還要小很多。因此，輸入阻抗也比JFET高得多（約10^12 ~ 10^14 Ω）。

五、場效應管符號的說明如下：（如果是P溝道，箭頭則向外）

晶體管電路符號中的箭頭表示電流流動的方向，而FET的箭頭不代表電流的方向，僅僅表示PN結的極性。

小貼士：

JFET的漏極與源極間是可以相互調換來使用的。因為JFET的源極與漏極之間沒有PN結，是由同一導電類型的半導體制作的。

高頻JFET器件由于源極與漏極的形狀有物理性的變化，當兩個FET串聯時，漏極與源極是有區(qū)別的，所以漏極與源極是不可以調換使用的。

MOSFET的漏極與源極的結構也有區(qū)別，所以漏極與源極也是不可以調換使用的。

小貼士：

什么是耗盡型FET和增強型FET？

耗盡型和增強型實際指的是FET傳輸特性中的耗盡特性和增強特性。

耗盡特性：對于N溝道JFET，當VGS在負電壓范圍時，有ID流動稱為耗盡特性。

增強特性：對于N溝道MOSFET，當VGS不在正的電壓范圍時就沒有ID流過（P溝時VGS的極性相反）。

JFET都是耗盡型的；MOSFET既有耗盡型也有增強型。

六、增強型MOSFET的特性曲線

耗盡型MOSFET主要用于高頻放大的領域。對于開關電源及功率變換電源只用到增強型MOSFET而不會使用耗盡型MOSFET及JFET。所以后面的內容主要討論增強型MOSFET。

小貼士：

跨導（Transconductance）是電子元件的一項屬性。電導（G）是電阻（R）的倒數；而跨導則指輸出端電流的變化值與輸入端電壓的變化值之間的比值。

在MOS管中，跨導的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。在轉移特性曲線上，跨導為曲線的斜率。 單位是 S （西門子），一般用mS。

截止區(qū)就是夾斷溝通完全夾斷時 呈現高阻狀態(tài)。

恒流區(qū)就是預夾斷至完全夾斷兩者之間的這段區(qū)域，電流只和柵極電壓有關而與漏源電壓無關，呈現恒流特性。

可變電阻區(qū)就是預夾斷之前的區(qū)域。

七、MOSFET做開關用時是工作在哪個區(qū)？

MOSFET 和 BJT 的工作區(qū)域的命名有所不同。BJT 中的截止，放大和飽和區(qū)相對于 MOSFET 為截止，飽和，變阻區(qū)。MOSFET有個參數Vt——開啟電壓。當 Vgs < Vt 時，MOSFET處于截止狀態(tài)，即截止區(qū)。當 Vgs > Vt 且 Vds > Vgs - Vt 時，為飽和區(qū)。當 Vgs > Vt 且 Vds < Vgs - Vt 時，MOSFET處在變阻區(qū)。

如果忽略溝道的長度調制效應，MOSFET的飽和區(qū)就是相當于受控恒流源。通常用其作為放大區(qū)域使用（類比BJT的放大區(qū)）。MOSFET的變阻區(qū)相當于一個受Vgs控制的變阻器，當Vgs增大時溝道電阻變小。通常功率 MOSFET 的 Rds 可以降到非常之小，以便流過較大的電流。利用 MOSFET 截止區(qū)和變阻區(qū)的特性，就可以將 MOSFET 應用于 邏輯或功率開關。

八、MOS管的特性及與三極管的區(qū)別

三極管Ib控制Ic （?流控流源?）。MOS管Ugs控制Id（?壓控流源?）。

MOS管的開啟閥值電壓Ugs(th)：一般是4.5V，有的管是2V。這個參數相當于三極管的Ib=1mA。即大于4.5V才進入飽和區(qū)。三極管的閥值電流是Ib?=?0.5mA。Ib?>?0.5mA工作在放大區(qū)，Ib??1mA工作在飽和區(qū)。

GS的正反偏電壓一般是±20V。

電流大的MOS管Rds?(?ON?)?一般都很小，幾m歐左右，因為如果Rds(ON)太大的話，管子發(fā)熱太歷害，功耗大。驅動電壓Vgs越小，則Rds?(?ON?)越大，因為此時MOS管工作在放大區(qū)。

九、MOSFET的米勒效應分析

下面是MOSFET理想工作時的波形：

下面是MOSFET實際工作時的波形：

分析：

一開始，Ugs對Cgs充電，當Ugs上升到t1時刻，即達到Uth ( 4V ) 電壓時，MOS管開啟，Id增加，當到達t2時，Id上升到最大值，注意此時MOS管還未完全導通，是因為Ugs還沒到達最大值。Id保持不變，由于米勒效應，此時Ugs通過Cgd,D腳，S腳到地。對米勒電容Cgd進行充電，米勒效應引起了MOS管的轉移特性，所謂轉移特性就是Id使得Ugs也要保持不變。這個時間段也叫做平臺電壓。這個平臺電壓階段，由于MOS管還未完全導通，所以MOS管功耗很大，發(fā)熱歷害，也就是說米勒電容引起MOS管損耗大。這是很危險的，容易炸管！??！當到達t3時刻時，Ugs繼續(xù)往上升，此時米勒電容沒有了，轉移特性消失?？梢岳斫鉃檫@個時段，米勒電容充電充滿了。