场效应管详解：从FET到MOSFET

"电路与模拟电子第三章.ppt" 在电路与模拟电子技术中，场效应管（Field Effect Transistor，FET）是重要的半导体器件之一，它与双极型晶体管（BJT）不同，FET是通过电压来控制电流流动的单极型器件。FET的主要优势在于其制造工艺简单、功耗低、温度特性优良以及输入电阻极高，这些特点使其在各种电子设备中广泛应用。 场效应管主要分为两类：绝缘栅场效应管（MOSFET）和结型场效应管（JFET）。MOSFET是其中最为常见的一种，它的名称来源于其结构中的金属-氧化物-半导体材料。MOSFET又可以细分为增强型和耗尽型，同时根据沟道类型，又可分为N沟道和P沟道。 1. N沟道增强型MOS管 - 结构：N沟道增强型MOS管通常有四个电极，分别是漏极（D）、源极（S）、栅极（G）和衬底（B）。N沟道意味着在P型半导体下方有一个N型导电通道。 - 工作原理：当栅源电压uGS小于开启电压（UT）时，N沟道未形成，管子截止。当uGS超过UT，一个N型导电沟道会在P型衬底表面形成，允许漏极电流id流动。 - 转移特性曲线：这是描述漏极电流iD与栅源电压uGS关系的曲线，通常在固定的漏源电压uDS条件下绘制。跨导gm是衡量漏极电流对栅源电压微变敏感度的参数，表示为gm = diD/duGS。 2. 耗尽型MOSFET - 耗尽型MOSFET在没有栅源电压时，沟道就已经存在，因此即使uGS为零，也可能有漏极电流。 无论是增强型还是耗尽型，MOSFET的沟道可以在N型或P型半导体上形成，这决定了它们在电路中的应用和特性。例如，N沟道MOSFET在低电压逻辑电路中广泛使用，而P沟道MOSFET则常用于高电压和互补对称电路设计。 场效应管的这些特性使得它们在模拟电路和数字电路设计中都有重要地位，特别是在大规模集成电路（IC）中，如微处理器、存储器和其他逻辑门电路，MOSFET的使用极为普遍。理解并掌握场效应管的工作原理和特性对于进行有效的电子电路设计至关重要。