• 場效應管的基礎概論

上一節內容我們介紹了三極管，今天這篇文章我們來介紹與它非常相似的場效應管，它們都屬于晶體管，都是由半導體材料做成的。

我們知道三極管全稱為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種電流控制型半導體器件，其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號， 也用作無觸點開關。

場效應管（英語：field-effect transistor，縮寫：FET）是一種通過電場效應控制電流的電子器件。它依靠電場去控制導電溝道形狀，因此能控制半導體材料中某種類型載流子的溝道的導電性。場效應晶體管有時被稱為“單極性晶體管”，以它的單載流子型作用對比雙極性晶體管。

由于半導體材料的限制，以及雙極性晶體管比場效應晶體管容易制造，場效應晶體管比雙極性晶體管要晚造出，但場效應晶體管的概念卻比雙極性晶體管早。

現在的高清、液晶、等離子電視機中開關電源部分除了采用了PFC技術外，在元器件上的開關管均采用性能優異的MOS管取代過去的大功率晶體三極管，使整機的效率、可靠大大提高，故障率大幅的下降。MOS管和大功率晶體三極管在結構、特性有著本質上的區別，所以在應用上，它的驅動電路比晶體三極管復雜。

所有的FET都有柵極（gate）、漏極（drain）、源極（source）三個端，分別大致對應雙極性晶體管的基極（base）、集電極（collector）和發射極（emitter）。

• 場效應管的分類

場效應管分結型、絕緣柵型兩大類。結型場效應管（JFET）因有兩個PN結而得名，絕緣柵型場效應管（JGFET）則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。它們由多數載流子參與導電，也稱為單極型晶體管，屬于電壓控制型半導體器件。

我們常說的MOS管就是絕緣柵型場效應管中的一種，它也是應用最廣泛的一種，所以這一節接下的內容我們主要通過介紹MOS管來了解場效應晶體管。MOSFET有分為增強型和耗盡型兩大類，增強型和耗盡型每一類又有NMOS和PMOS，和三極管中的PNP和NPN類似。

下圖的場效應管的分類及電器符號：

下圖是三極管和mos管電器符號的聯系與差異：

• MOS管的寄生二極管

由于生產工藝，MOS 管會有寄生二極管，或稱體二極管。這是mos管與三極管較大的一個區別。

當滿足 MOS 管的導通條件時，MOS 管的 D 極和 S 極會導通，這個時候體二極管是截止狀態。因為 MOS 管導通內阻很小，不足以使寄生二極管導通。

• MOS管的導通條件

PMOS增強型管：UG-US<0 , 且 |UG-US|>|UGSTH| ， UGSTH是開啟電壓；

NMOS增強型管：UG-US>0，且 |UG-US|>|UGSTH| ，UGSTH是開啟電壓；

PMOS導通是在G和S之間加G負S正電壓。NMOS相反。

• MOS管工作狀態

MOSFET 不同于三極管，因為某些型號封裝內有并聯二極管，所以其 D 和 S 極是不能反接的，且 N 管必須由 D 流向 S，P 管必須由 S 流向 D。可以用下表判斷工作狀態：

截止區：當 UGS 小于開啟電壓 UGSTH時，MOS 不導通。

可變電阻區：UDS 很小，I_DID 隨UDS 增大而增大。

恒流區：UDS 變化，I_DID 變化很小。

擊穿區：UDS 達到一定值時，MOS 被擊穿，I_DID 突然增大，如果沒有限流電阻，將被燒壞。

過損耗區：功率較大，需要加強散熱，注意最大功率。

• 場效應管主要參數

場效應管的參數很多，包括直流參數、交流參數和極限參數，但普通運用時主要關注以下一些重點參數：飽和漏源電流IDSS，夾斷電壓Up，（結型管和耗盡型絕緣柵管，或開啟電壓UT（加強型絕緣柵管）、跨導gm、漏源擊穿電壓BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源電流IDSM。

一、飽和漏源電流

飽和漏源電流IDSS：是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓UGS＝0時的漏源電流。

二、夾斷電壓

夾斷電壓Up是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，使漏源間剛截止時的柵極電壓。

三、開啟電壓

開啟電壓UT是指加強型絕緣柵場效應管中，使漏源間剛導通時的柵極電壓。

四、跨導

跨導gm是表示柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制才能，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gm是權衡場效應管放大才能的重要參數。

五、漏源擊穿電壓

漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時，場效應管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項極限參數，加在場效應管上的工作電壓必須小于BUDS。

六、最大耗散功率

最大耗散功率PDSM也是—項極限參數，是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。運用時場效應管實踐功耗應小于PDSM并留有—定余量。

七、最大漏源電流

最大漏源電流IDSM是另一項極限參數，是指場效應管正常工作時，漏源間所允許經過的最大電流。場效應管的工作電流不應超越IDSM。

• 場效應管的用途

一、場效應管可應用于放大。由于場效應管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。

二、場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

三、場效應管可以用作可變電阻。

四、場效應管可以方便地用作恒流源。

五、場效應管可以用作電子開關。

• 總結

場效應管在電子應用中非常普遍，了解基礎知識之后我們接下來就可以運用它做一些電子開發了。