三 FET的分類

FET的分類如下：

下圖是N型FET的結(jié)構(gòu)圖，左邊是JFET,右邊是MOSFET。電流流過(guò)漏極和源極之間的部分稱為溝道。JFET的柵極和溝道之間有等效二極管（PN結(jié)），所以稱為結(jié)型FET。

P型FET是上圖中P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體互換。

JFET工作時(shí)，柵極和溝道間的二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，幾乎沒(méi)有電流流過(guò)柵極。

MOSFET的柵極和溝道之間有絕緣膜，電流更小。

以上一節(jié)的FET基本放大電路為例，BJT的基極-發(fā)射極之間的二極管工作在導(dǎo)通狀態(tài)。而JFET的柵極-源極間的二極管工作在截止?fàn)顟B(tài)（d點(diǎn)電壓大于c點(diǎn)電壓）。因此FET的柵極-溝道間流過(guò)的電流很小，只相當(dāng)于二極管的反向漏電流，所以JFET本身的輸入阻抗比BJT高的多。

MOSFET的柵極由金屬構(gòu)成，它與半導(dǎo)體溝道之間有一層絕緣膜，形成三層結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)就是柵極與溝道間有絕緣膜，流過(guò)柵極的電流比JFET還要小很多，因此輸入阻抗也比JFET高的多。

四 FET的電路符號(hào)

BJT中的箭頭符號(hào)表示電流流動(dòng)方向。FET中的箭頭不代表電流流動(dòng)方向，只表示極性（即PN節(jié)的極性）。

JFET的漏極和源極在大多數(shù)情況下是沒(méi)有區(qū)別的，即使調(diào)換它們的極性，也能正常工作。JFET的源極和漏極之間沒(méi)有PN結(jié)，有的是同一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體（N溝道是N型，P溝道是P型）。不過(guò)在高頻應(yīng)用領(lǐng)域，JFET的源極和漏極的物理形狀不同，當(dāng)兩個(gè)FET串聯(lián)連接時(shí)，漏極和源極有區(qū)別，不能調(diào)換。

MOSFET的漏極和源極，結(jié)構(gòu)不同，電路符號(hào)也不同。在應(yīng)用時(shí)，不能將漏極和源極調(diào)換工作。

五 JFET的傳輸特性

FET是通過(guò)柵極上所加電壓控制漏極-源極間電流的電壓控制器件。其中一個(gè)描述FET特性的參數(shù)叫做傳輸特性曲線。它表示漏極電流Id和柵極-源極間電壓Vgs 的關(guān)系。

下圖是安森美的N通道 JFET 2N5457的spec。

當(dāng)Vgs=0V時(shí)，JFET的漏極電流Id最大，稱為漏極飽和電流Idss。通常的JFET的Idss在1mA~十幾mA之間。它代表著漏極和源極之間可以流過(guò)的最大電流，超過(guò)此電流，JFET會(huì)被燒毀。下圖的Idss大約在1.1mA左右。當(dāng)Vgs從0V向X軸負(fù)方向移動(dòng)，即Vs>Vg時(shí)，Id會(huì)減小。最終當(dāng)Vgs=-1.2V時(shí)，Id變?yōu)?。此時(shí)的Vgs稱為夾斷電壓Vp。當(dāng)Vgs越過(guò)Vp，繼續(xù)向負(fù)方向移動(dòng)時(shí)，此JFET處于截止?fàn)顟B(tài)。

P溝道JFET的特性和N溝通相反。如下是安森美 P溝道JFET 2N5460的傳輸特性曲線。無(wú)論是N溝道的JEFT，還是P溝道的JFET，都是 Vgs為0時(shí)，Id電流最大。

六 JFET放大倍數(shù) 跨導(dǎo)gm

BJT是以流過(guò)基極的電流Ib去控制集電極電流Ic，因此Ic與Ib的比值就是直流放大系數(shù)hFE。對(duì)于FET，是通過(guò)改變Vgs去控制Id。它們的比值稱為跨導(dǎo)gm，它的單位是西門子[S]。下圖中曲線的斜率相當(dāng)于gm。gm意味著當(dāng)輸入電壓Vgs變化時(shí)，輸出電流Id的變化幅度，可以認(rèn)為是器件本身的電流對(duì)電壓的增益。在FET放大電路中，gm越大，則電路的增益越大，具有能夠減小輸出阻抗的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)則是gm大的FET，輸入電容大，導(dǎo)致高頻特性差。還有就是流過(guò)柵極的漏電流大（輸入阻抗低）。

七 實(shí)際JFET器件的跨導(dǎo)

實(shí)際JFET的Idss具有很大的分散性，這也意味著Id=0時(shí)，夾斷電壓Vp不同。以2N5457的spec為例，在它的spec中，有三組曲線表示不同的夾斷電壓Vp?；蛘哒f(shuō)當(dāng)希望流過(guò)Id的電流是1mA時(shí)，同一型號(hào)不同顆的2N5457需要的Vgs電壓不同。

實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)，從JFET spec的傳輸特性曲線中，先找到需要的Idss，由此確定Vgs值。

八 MOSFET的傳輸特性

MOSFET分為耗盡型和增強(qiáng)型。

耗盡型： 下圖是N溝道耗盡型MOSFET的傳輸特征曲線。耗盡型MOSFET由于在Vgs=0V時(shí)，仍舊有電流Id流過(guò)（也被稱為常開器件）。即使Vgs越過(guò)0V，Id也還會(huì)繼續(xù)增加。所以很難應(yīng)用在開關(guān)電路和功率放大電路。不過(guò)可以用在高頻放大電路，構(gòu)成偏置電路。P溝道耗盡型MOSFET的型號(hào)沒(méi)找到（可能使用場(chǎng)景少，網(wǎng)上沒(méi)找到具體的型號(hào)）。

增強(qiáng)型： 下圖是增強(qiáng)型MOSFET的傳輸特征曲線。它的Vgs=0V時(shí)，Id是零（也被稱為常關(guān)器件）。換句話說(shuō)，增強(qiáng)特性是指當(dāng)Vgs不在正的電壓范圍時(shí)就沒(méi)有Id流過(guò)（P溝道時(shí)Vgs的極性相反）。

把Vgs看成Vbe，就可以采用與晶體管相同的偏置方法，使增強(qiáng)型MOSFET與BJT在電路中互換。目前在開關(guān)電路、調(diào)節(jié)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、功率放大電路中使用的額都是增強(qiáng)型MOSFET。

MOSFET的跨導(dǎo)gm與JEFT的一樣，是△Vgs與△Id的比值，即傳輸曲線函數(shù)的斜率。