场效应管

1. 场效应管的结构与类型

场效应管是一种半导体器件，与第二章介绍的晶体管类似，器件内部也有两个PN 结，器件外部也有三个电极（源极s 、栅极g 和漏极d)。

场效应管按照结构和控制电场的形式，有结型和绝缘栅型两大类型。结型的栅极与硅材料直接接触，控制电场是 PN 结的内电场；绝缘栅型的栅极与硅材料之间隔有绝缘层(SiO2)，不直接接触，控制电场是外电压产生的表面电场。

场效应管按照工作方式，有耗尽型和增强型之分。

耗尽型：在外加电压为零时，管内有固定的导电沟道，随外加电压的绝对值增大，导电沟道逐渐消失（耗尽）；

增强型：在外加电压为零时，管内没有导电沟道，当外加电压的绝对值增大到一定程度后，导电沟道逐渐形成（增强）。

场效应管按照导电沟道的掺杂类型，有 N 沟道和 P 沟道。两者的外加电压极性相反。

2. 场效应管的工作原理

学习场效应管的工作原理时应正确理解以下几个概念：

a)控制漏极电流的基本原理

场效应管的导电沟道是一个可变电阻，外加电压改变导电沟道的几何尺寸，以改变导电沟道电阻的大小，从而达到控制漏极电流的目的。

b)外加电压对导电沟道的影响

当漏源电压等于零时，栅源电压变化，导电沟道处处宽度相等；当漏源电压不等于零时，导电沟道呈楔状，靠近漏极处沟道较窄。

c)夹断电压和开启电压

对耗尽型管，当栅源电压的绝对值增大到某一数值时，导电沟道就消失——称为夹断，把这一状态时的栅源电压称为夹断电压 UGS(off)。 N 沟道 UGS(off)<0 ， P 沟道 UGS(off)>0 。

对增强型管，当栅源电压的绝对值增大到某一数值时，导电沟道就出现——称为开启，把这一状态时的栅源电压称为开启电压 UGS(th)。 N 沟道 UGS(th)>0， P 沟道 UGS(th)<0 。

d)预夹断和全夹断

预夹断——当UGS一定， UDS增大到一定大小时，漏极端的沟道开始夹断。

全夹断——导电沟道从源极端到漏极端全部夹断，漏极电流为零。

e)预夹断前后的导电情况

预夹断前，漏源极之间电压变化，漏极电流随之变化，类似电阻。当栅源极之间电压不同时，漏源极之间的等效电阻不同，称为“可变电阻区”。

预夹断后，漏源极之间电压变化，漏极电流近似等于常数。因为 UDS数值增大，夹断区由漏极向源极延伸，沟道电阻增大，使 UDS数值的增加为沟道压降的增加抵消，漏极电流基本不变，称为“恒流区”。但是，对应于不同的 UGS，漏极电流的恒值不同。也就是说， UGS对漏极电流有控制作用，所以又称为“放大区”。

3. 场效应管的特性

各种不同类型场效应管的特性如表 3.2.1 所列。

表 3.2.1各种场效应管的特性

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