单极型场效应晶体管：工作原理及应用

单极型晶体管简称场效应管。场效应管与三极管相比较，有如下特点：

（1）场效应管是一种电压控制器件；三极管则是电流控制器件。

（2）场效应输入电阻高，可高达108～1015Ω；三极管输入电阻仅有102～104Ω。

（3）场效应管还有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、耗电少等优点，因此被广泛应用于各种电子线路中。

场效应管按参与导电的载流子来划分，有电子作为载流子的N 沟道器件和空穴作为载流子的P 沟道器件。按其结构划分，常见的有两种类型：结型场效应管和绝缘栅场效应管。

1.结构及特性曲线

1）结型场效应管

结型场效应管中，栅极与沟道间的 PN 结是反向偏置的，栅源电阻（输入电阻） RGS可达 108Ω左右。其结构、图形符号及特性曲线如表7.1 所示。

2）绝缘栅场效应管

绝缘栅场效应管中，栅极与导电沟道之间用一绝缘层隔开，其栅源电阻 RGS高达1015Ω，栅极电流 iG几乎为零。其结构、图形符号及特性曲线如表7.2 所示。

绝缘栅场效应管由于在制作上比较简单，大量地应用于集成电路的制造中。最常用的绝缘栅场效应管为金属-氧化物-半导体场效应管，简称为MOS（Metal Oxide Semiconductor）场效应管。

表7.1　结型场效应管结构、图形符号及特性曲线表

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2.场效应管的主要参数

各类场效应管的主要参数基本相同。需要注意的是，结型场效应管和耗尽型 MOS 管用夹断电压UP，而增强型MOS 管用开启电压UT来表征管子的特性。其主要参数如下：

1）夹断电压UP

在 uDS为某一固定值（通常为 10 V）的条件下，使 iD等于某一微小电流（通常小于 50 μA）时，栅源电压 uGS为夹断电压UP。

2）开启电压UT

在 uDS为某一固定值的条件下，使沟道可以将漏极和源极连接起来的最小的 uGS值为UT。

3）饱和漏极电流 IDSS

在 uGS=0 的条件下，漏源电压| uDS|大于夹断电压时的漏极电流称为 IDSS。

4）栅源直流输入电阻 RGS

在栅源电压（通常 uGS=10 V）与栅极电流之比。场效应管的直流输入电阻 RGS均很大。

5）漏源击穿电压BUDS

在增加漏源电压过程中，使 iD开始剧增的 uDS值称漏源击穿电压。

3.场效应管使用注意事项

（1）场效应管在使用时，除了注意不要超过它的极限参数（最大漏源电流 IDSM，最大耗散功率 PDM，漏源击穿电压BUDS，栅源击穿电压BUGS等）之外，对于绝缘栅场效应管还应注意由于感应电压过高而造成场效应管击穿的问题。

（2）绝缘栅场效应管输入电阻很高，所以在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄漏掉。电荷的积累造成了电压的升高，造成栅极氧化层击穿而损坏管子。为此，在测量和使用时，必须始终保持栅源极之间有一定的直流通路，不准用万用表的欧姆挡定性地测试MOS 管。

（3）保存场效应管时，应将各电极短路；在焊接时，最好将三个电极用导线捆绕短路，并顺着源、栅的次序焊在电路上，电烙铁或测试仪表与场效应管接触时，均应事先接地。