场效应管工作原理图

MOS场效应管也(ye)被称为(wei)MOSFET，既MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor（金属(shu)氧化物半导体(ti)场效应(ying)管）的缩写(xie)。它一般有耗尽(jin)型(xing)和增强型(xing)两种。

本文使用的为增强型MOS场(chang)效(xiao)应管，其(qi)内部结(jie)构(gou)见图5。它可分为(wei)(wei)NPN型(xing)(xing)PNP型(xing)(xing)。NPN型(xing)(xing)通常称(cheng)为(wei)(wei)N沟(gou)道(dao)(dao)(dao)型(xing)(xing)，PNP型(xing)(xing)也叫P沟(gou)道(dao)(dao)(dao)型(xing)(xing)。由图可看出，对(dui)于(yu)(yu)N沟(gou)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)场(chang)效(xiao)应管其(qi)源(yuan)极(ji)和漏极(ji)接在N型(xing)(xing)半导(dao)(dao)体上，同样对(dui)于(yu)(yu)P沟(gou)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)场(chang)效(xiao)应管其(qi)源(yuan)极(ji)和漏极(ji)则接在P型(xing)(xing)半导(dao)(dao)体上。我们知(zhi)道(dao)(dao)(dao)一般三极(ji)管是(shi)由输(shu)入(ru)(ru)的(de)(de)电(dian)流(liu)控制输(shu)出的(de)(de)电(dian)流(liu)。但对(dui)于(yu)(yu)场(chang)效(xiao)应管，其(qi)输(shu)出电(dian)流(liu)是(shi)由输(shu)入(ru)(ru)的(de)(de)电(dian)压（或(huo)称(cheng)电(dian)场(chang)）控制，可以(yi)认为(wei)(wei)输(shu)入(ru)(ru)电(dian)流(liu)极(ji)小(xiao)或(huo)没(mei)有输(shu)入(ru)(ru)电(dian)流(liu)，这使得该器件有很高的(de)(de)输(shu)入(ru)(ru)阻(zu)抗，同时(shi)这也是(shi)我们称(cheng)之为(wei)(wei)场(chang)效(xiao)应管的(de)(de)原因。

场效应管的工作原理

场(chang)效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)的(de)工作原(yuan)理，我们(men)先了解(jie)一下(xia)仅含(han)有一个(ge)P—N结(jie)的(de)二(er)(er)极管(guan)(guan)的(de)工作过程(cheng)。场(chang)效(xiao)应(ying)管(guan)(guan)工作原(yuan)理图如图6所示，我们(men)知道在二(er)(er)极管(guan)(guan)加上正(zheng)(zheng)向(xiang)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)（P端(duan)(duan)(duan)接正(zheng)(zheng)极，N端(duan)(duan)(duan)接负(fu)极）时(shi)，二(er)(er)极管(guan)(guan)导(dao)(dao)通，其(qi)(qi)PN结(jie)有电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)通过。这(zhei)(zhei)是(shi)因(yin)为在P型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)为正(zheng)(zheng)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)时(shi)，N型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体内的(de)负(fu)电(dian)(dian)(dian)(dian)子被吸引而(er)涌(yong)向(xiang)加有正(zheng)(zheng)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)的(de)P型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)，而(er)P型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)内的(de)正(zheng)(zheng)电(dian)(dian)(dian)(dian)子则(ze)朝N型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)运(yun)动(dong)(dong)，从而(er)形(xing)成(cheng)导(dao)(dao)通电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。同理，当二(er)(er)极管(guan)(guan)加上反向(xiang)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)（P端(duan)(duan)(duan)接负(fu)极，N端(duan)(duan)(duan)接正(zheng)(zheng)极）时(shi)，这(zhei)(zhei)时(shi)在P型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)为负(fu)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，正(zheng)(zheng)电(dian)(dian)(dian)(dian)子被聚集(ji)在P型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)，负(fu)电(dian)(dian)(dian)(dian)子则(ze)聚集(ji)在N型(xing)半(ban)导(dao)(dao)体端(duan)(duan)(duan)，电(dian)(dian)(dian)(dian)子不移动(dong)(dong)，其(qi)(qi)PN结(jie)没有电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)通过，二(er)(er)极管(guan)(guan)截止。

对于(yu)场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管(guan)（见(jian)图7），在(zai)(zai)栅极(ji)没有电(dian)(dian)压(ya)时，由(you)(you)前面分析可(ke)知，在(zai)(zai)源(yuan)(yuan)极(ji)与漏极(ji)之间(jian)不(bu)会有电(dian)(dian)流(liu)流(liu)过，此时场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管(guan)处与截止状态(tai)（图7a）。当有一(yi)(yi)个(ge)(ge)正电(dian)(dian)压(ya)加在(zai)(zai)N沟道的(de)MOS场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管(guan)栅极(ji)上时，由(you)(you)于(yu)电(dian)(dian)场(chang)(chang)的(de)作用，此时N型半导(dao)体的(de)源(yuan)(yuan)极(ji)和漏极(ji)的(de)负电(dian)(dian)子被吸引出(chu)来而(er)涌向栅极(ji)，但由(you)(you)于(yu)氧化膜的(de)阻挡，使得电(dian)(dian)子聚集在(zai)(zai)两个(ge)(ge)N沟道之间(jian)的(de)P型半导(dao)体中(zhong)（见(jian)图7b），从而(er)形(xing)成(cheng)电(dian)(dian)流(liu)，使源(yuan)(yuan)极(ji)和漏极(ji)之间(jian)导(dao)通(tong)。我们也(ye)可(ke)以想像为(wei)(wei)两个(ge)(ge)N型半导(dao)体之间(jian)为(wei)(wei)一(yi)(yi)条沟，栅极(ji)电(dian)(dian)压(ya)的(de)建立相当于(yu)为(wei)(wei)它们之间(jian)搭了一(yi)(yi)座桥梁，该桥的(de)大(da)小由(you)(you)栅压(ya)的(de)大(da)小决定。图8给出(chu)了P沟道的(de)MOS场效应管的工(gong)作过程，其工(gong)作原理类(lei)似这里不再(zai)重复。

下面简述(shu)一下用(yong)C-MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)（增(zeng)强(qiang)型MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)）组(zu)成的(de)(de)应(ying)(ying)用(yong)电(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)工(gong)(gong)作过程(cheng)（见图9）。电(dian)(dian)路(lu)将一个(ge)增(zeng)强(qiang)型P沟(gou)(gou)道MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)和一个(ge)增(zeng)强(qiang)型N沟(gou)(gou)道MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)组(zu)合在一起使用(yong)。当输(shu)入(ru)端(duan)(duan)(duan)为(wei)低电(dian)(dian)平(ping)(ping)时，P沟(gou)(gou)道MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)导通(tong)，输(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)与电(dian)(dian)源正极接(jie)通(tong)。当输(shu)入(ru)端(duan)(duan)(duan)为(wei)高电(dian)(dian)平(ping)(ping)时，N沟(gou)(gou)道MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)导通(tong)，输(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)与电(dian)(dian)源地接(jie)通(tong)。在该电(dian)(dian)路(lu)中，P沟(gou)(gou)道MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)和N沟(gou)(gou)道MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)总是(shi)在相反的(de)(de)状态下工(gong)(gong)作，其相位输(shu)入(ru)端(duan)(duan)(duan)和输(shu)出(chu)端(duan)(duan)(duan)相反。通(tong)过这种工(gong)(gong)作方式(shi)我们可(ke)以(yi)获得(de)(de)较(jiao)大的(de)(de)电(dian)(dian)流输(shu)出(chu)。同(tong)时由于(yu)漏电(dian)(dian)流的(de)(de)影响，使得(de)(de)栅(zha)压在还没(mei)有(you)到0V，通(tong)常(chang)在栅(zha)极电(dian)(dian)压小于(yu)1到2V时，MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)既被关断(duan)。场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)工(gong)(gong)作原理图，不同(tong)场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)管(guan)(guan)其关断(duan)电(dian)(dian)压略有(you)不同(tong)。也(ye)正因为(wei)如此，使得(de)(de)该电(dian)(dian)路(lu)不会因为(wei)两管(guan)(guan)同(tong)时导通(tong)而造(zao)成电(dian)(dian)源短路(lu)。

由以(yi)上分析我(wo)们可以(yi)画出原理图中MOS场效应管(guan)电路部分的工(gong)(gong)作过程（见图10）。工(gong)(gong)作原理同(tong)前所述。

场效(xiao)应(ying)晶(jing)体管(guan)（FieldEffectTransistor缩写(xie)(FET)）简称场效(xiao)应(ying)管(guan)。一般的(de)晶(jing)体管(guan)是由(you)两(liang)种极(ji)性的(de)载流子,即(ji)多数载流子和反极(ji)性的(de)少数载流子参与导(dao)电,因此称为(wei)双(shuang)(shuang)极(ji)型(xing)晶(jing)体管(guan),而FET仅(jin)是由(you)多数载流子参与导(dao)电,它与双(shuang)(shuang)极(ji)型(xing)相反,也(ye)称为(wei)单极(ji)型(xing)晶(jing)体管(guan)。它属于电压控制型(xing)半导(dao)体器件，具有输入(ru)电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗(hao)低(di)、动态范围(wei)大、易于集成、没有二次(ci)击穿现象、安全工(gong)作区(qu)域(yu)宽(kuan)等优点，现已成为(wei)双(shuang)(shuang)极(ji)型(xing)晶(jing)体管(guan)和功率晶(jing)体管(guan)的(de)强(qiang)大竞争者。

一、场效应管的分类

场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)分结型(xing)(xing)、绝缘(yuan)栅(zha)型(xing)(xing)两大类(lei)。结型(xing)(xing)场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)（JFET）因(yin)有(you)两个(ge)PN结而得(de)名，绝缘(yuan)栅(zha)型(xing)(xing)场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)（JGFET）则(ze)因(yin)栅(zha)极与其它电极完全绝缘(yuan)而得(de)名。目前在绝缘(yuan)栅(zha)型(xing)(xing)场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)中(zhong)，应(ying)(ying)(ying)用最为广泛的是MOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)，简称(cheng)MOS管(guan)（即金(jin)属-氧(yang)化(hua)物-半导体场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)MOSFET）；此外还(hai)有(you)PMOS、NMOS和VMOS功率(lv)场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)，以及最近刚问(wen)世的πMOS场效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)(ying)管(guan)、VMOS功率(lv)模块等(deng)。

按(an)沟道半导体材料的不同，结(jie)型(xing)(xing)和(he)绝缘(yuan)栅(zha)型(xing)(xing)各分(fen)沟道和(he)P沟道两(liang)种(zhong)。若按(an)导电方式来划分(fen)，场效(xiao)应管又可分(fen)成(cheng)耗(hao)尽(jin)(jin)型(xing)(xing)与增(zeng)强型(xing)(xing)。结(jie)型(xing)(xing)场效(xiao)应管均为耗(hao)尽(jin)(jin)型(xing)(xing)，绝缘(yuan)栅(zha)型(xing)(xing)场效(xiao)应管既有耗(hao)尽(jin)(jin)型(xing)(xing)的，也有增(zeng)强型(xing)(xing)的。

场效应(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)可分为结场效应(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)和(he)(he)MOS场效应(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)。而MOS场效应(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)又分为N沟(gou)耗(hao)尽型(xing)和(he)(he)增强型(xing)；P沟(gou)耗(hao)尽型(xing)和(he)(he)增强型(xing)四大(da)类(lei)。见下图。

二、场效应三极管的型号命名方法

现行有(you)两种(zhong)命名方法。第(di)一种(zhong)命名方法与双极型(xing)(xing)(xing)三极管(guan)相同(tong)，第(di)三位字母J代表结型(xing)(xing)(xing)场效(xiao)应管(guan)，O代表绝(jue)缘栅场效(xiao)应管(guan)。第(di)二位字母代表材料，D是P型(xing)(xing)(xing)硅，反型(xing)(xing)(xing)层是N沟(gou)(gou)道(dao)；C是N型(xing)(xing)(xing)硅P沟(gou)(gou)道(dao)。例如,3DJ6D是结型(xing)(xing)(xing)N沟(gou)(gou)道(dao)场效(xiao)应三极管(guan)，3DO6C是绝(jue)缘栅型(xing)(xing)(xing)N沟(gou)(gou)道(dao)场效(xiao)应三极管(guan)。

第二种命名(ming)方法是CS××#，CS代表(biao)(biao)场效应(ying)管，××以数字(zi)代表(biao)(biao)型号的序号，#用字(zi)母代表(biao)(biao)同(tong)一型号中的不同(tong)规格。例如CS14A、CS45G等。

三、场效应管的参数

场效应管的参(can)数(shu)很(hen)多(duo)，包括直流参(can)数(shu)、交流参(can)数(shu)和极限(xian)参(can)数(shu)，但(dan)一般使用时关(guan)注

以下主要参(can)数：．

1、I DSS-饱和漏(lou)近电流(liu)。是指结型或耗(hao)尽型绝缘(yuan)栅(zha)场效应管中，栅(zha)极电压U GS=O时的漏源电流。．

2、UP一夹断电压。是指(zhi)结型或耗尽型绝缘(yuan)栅(zha)场效应(ying)管中，使漏源间刚截止时的(de)栅极电压(ya)。．

3、UT一开启(qi)电(dian)压。是(shi)指增(zeng)强型(xing)绝缘栅(zha)场效管中，使(shi)漏源间刚(gang)导(dao)通时的栅(zha)极电(dian) 压。

4、GM一(yi)跨(kua)导。是表示栅(zha)源申压UGS-对漏极(ji)(ji)电流ID的控制(zhi)能力，即漏极(ji)(ji)电流ID变(bian)化(hua)量与栅源电压U证变(bian)化(hua)量的比(bi)值(zhi)。GM-是衡量场效应管放大(da)能力的重要(yao)参数(shu)。

5、BUDS-漏源击穿(chuan)电压。是指(zhi)栅源电压UGS一定时，场(chang)效(xiao)应管正常(chang)工作所(suo)能(neng)承受的最大漏近电压(ya)。这是一(yi)项极限参数，加在(zai)场效应管上的工作电压(ya)必须小于 BUDS。‘

6、PDSM-最大耗散功率。也(ye)是一项极限参数(shu)，是指场效应(ying)管性能不变坏时所(suo)允许(xu)的最大漏源耗散功率。使用时(shi)，场效应(ying)管实际功耗应(ying)小于PDSM并留有一定(ding)余(yu)量。．

7、IDSM一最大(da)漏源(yuan)电流。是(shi)一项极限参数，是(shi)指场效应管正(zheng)常工作(zuo)时(shi)，漏源(yuan)间

所(suo)允许通过(guo)的最大电流。场效应(ying)管的工作电流不应(ying)超过(guo)IDSM

四、场效应管的作用

1、场效应(ying)(ying)管(guan)可(ke)应(ying)(ying)用(yong)于放(fang)大。由于场效应(ying)(ying)管(guan)放(fang)大器(qi)的输入阻抗很高，因(yin)此耦合电容可(ke)以容量较小，不必使用(yong)电解电容器(qi)。

2、场效应管(guan)很高的输入阻(zu)抗(kang)非常适(shi)合作阻(zu)抗(kang)变(bian)(bian)换。常用(yong)于多级(ji)放大器的输入级(ji)作阻(zu)抗(kang)变(bian)(bian)换。

3、场(chang)效应管可(ke)以(yi)用作可(ke)变电阻。

4、场(chang)效(xiao)应管可(ke)以方便地用作(zuo)恒流源。

5、场效(xiao)应管可以(yi)用作电子开关。

五、场效应管的测试

1、结型场效应管的管脚识别

场(chang)效应管(guan)(guan)的(de)(de)栅极(ji)(ji)(ji)(ji)相当于(yu)晶体管(guan)(guan)的(de)(de)基极(ji)(ji)(ji)(ji)，源(yuan)极(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)漏(lou)(lou)极(ji)(ji)(ji)(ji)分别(bie)对(dui)应于(yu)晶体管(guan)(guan)的(de)(de)发射(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)集电(dian)(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)。将万用表(biao)置于(yu)R×1k档，用两(liang)表(biao)笔分别(bie)测量每两(liang)个(ge)(ge)(ge)管(guan)(guan)脚间(jian)(jian)的(de)(de)正、反向电(dian)(dian)阻。当某(mou)两(liang)个(ge)(ge)(ge)管(guan)(guan)脚间(jian)(jian)的(de)(de)正、反向电(dian)(dian)阻相等，均为(wei)数(shu)KΩ时，则(ze)这两(liang)个(ge)(ge)(ge)管(guan)(guan)脚为(wei)漏(lou)(lou)极(ji)(ji)(ji)(ji)D和(he)源(yuan)极(ji)(ji)(ji)(ji)S（可互换(huan)），余下的(de)(de)一个(ge)(ge)(ge)管(guan)(guan)脚即为(wei)栅极(ji)(ji)(ji)(ji)G。对(dui)于(yu)有4个(ge)(ge)(ge)管(guan)(guan)脚的(de)(de)结型场(chang)效应管(guan)(guan)，另外一极(ji)(ji)(ji)(ji)是屏(ping)蔽极(ji)(ji)(ji)(ji)（使用中接地）。

2、判定栅极

用(yong)万用(yong)表(biao)黑(hei)表(biao)笔(bi)碰触管子的(de)一个(ge)电(dian)(dian)极(ji)，红(hong)表(biao)笔(bi)分别碰触另(ling)外两个(ge)电(dian)(dian)极(ji)。若两次测出(chu)的(de)阻值都(dou)很(hen)小，说明均是正向电(dian)(dian)阻，该管属于N沟道场(chang)效应管，黑(hei)表(biao)笔(bi)接的(de)也是栅(zha)极(ji)。

制造工艺(yi)决(jue)定(ding)了(le)场效应管的源极(ji)(ji)和(he)漏极(ji)(ji)是对称(cheng)的，可以互换(huan)使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。源极(ji)(ji)与漏极(ji)(ji)间(jian)的电阻约为几千欧(ou)。

注意不能(neng)用(yong)此法判定(ding)绝缘栅(zha)型场效应管(guan)(guan)(guan)的(de)栅(zha)极。因为(wei)这种管(guan)(guan)(guan)子(zi)的(de)输入电(dian)(dian)(dian)阻极高(gao)，栅(zha)源间的(de)极间电(dian)(dian)(dian)容又很小，测(ce)量(liang)时(shi)只要(yao)有少量(liang)的(de)电(dian)(dian)(dian)荷，就可在极间电(dian)(dian)(dian)容上形(xing)成很高(gao)的(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)，容易将管(guan)(guan)(guan)子(zi)损坏。

3、估测场效应管的放大能力

将(jiang)万用表(biao)(biao)(biao)拨到R×100档，红(hong)表(biao)(biao)(biao)笔接(jie)源极(ji)(ji)S，黑(hei)表(biao)(biao)(biao)笔接(jie)漏极(ji)(ji)D，相当于(yu)给场(chang)效应管(guan)加上1.5V的(de)(de)(de)(de)电源电压(ya)。这时表(biao)(biao)(biao)针指示出的(de)(de)(de)(de)是D-S极(ji)(ji)间电阻值。然(ran)后(hou)用手指捏栅(zha)极(ji)(ji)G，将(jiang)人体的(de)(de)(de)(de)感应电压(ya)作(zuo)为输入信(xin)号加到栅(zha)极(ji)(ji)上。由于(yu)管(guan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)放大(da)作(zuo)用，UDS和(he)ID都(dou)将(jiang)发(fa)生变化，也相当于(yu)D-S极(ji)(ji)间电阻发(fa)生变化，可观察到表(biao)(biao)(biao)针有较大(da)幅度的(de)(de)(de)(de)摆(bai)动。如(ru)果手捏栅(zha)极(ji)(ji)时表(biao)(biao)(biao)针摆(bai)动很(hen)小，说(shuo)明(ming)管(guan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)放大(da)能力较弱；若表(biao)(biao)(biao)针不动，说(shuo)明(ming)管(guan)子(zi)(zi)已经损(sun)坏。

由(you)于人体感应(ying)的(de)50Hz交流电(dian)压较高，而不同的(de)场(chang)效(xiao)应(ying)管用电(dian)阻档测量(liang)时(shi)(shi)的(de)工作点可能(neng)(neng)不同，因(yin)此用手捏栅(zha)极时(shi)(shi)表(biao)针可能(neng)(neng)向右摆动(dong)，也(ye)可能(neng)(neng)向左摆动(dong)。少数(shu)的(de)管子(zi)RDS减小(xiao)，使表(biao)针向右摆动(dong)，多数(shu)管子(zi)的(de)RDS增大，表(biao)针向左摆动(dong)。无论表(biao)针的(de)摆动(dong)方向如何(he)，只要能(neng)(neng)有(you)明(ming)显地摆动(dong)，就说明(ming)管子(zi)具(ju)有(you)放(fang)大能(neng)(neng)力。

本方法也适用(yong)于测(ce)MOS管(guan)。为(wei)了(le)保护MOS场(chang)效应管(guan)，必(bi)须用(yong)手握住螺钉旋具绝(jue)缘柄，用(yong)金(jin)属杆去(qu)碰栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管(guan)子损(sun)坏。

MOS管每次测量(liang)完毕，G-S结电(dian)(dian)容上会(hui)充有少量(liang)电(dian)(dian)荷，建(jian)立起电(dian)(dian)压UGS，再接(jie)着测时表针(zhen)可能不动，此时将G-S极间短路一下即可。

目前常用的(de)结型场效应(ying)管(guan)和MOS型绝缘栅场效应(ying)管(guan)的(de)管(guan)脚顺(shun)序如下图(tu)所(suo)示。

六、常用场效用管

1、MOS场效应管

即(ji)金(jin)属(shu)-氧化(hua)物-半导体型(xing)(xing)场效应(ying)管，英文(wen)缩写为MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor），属(shu)于(yu)绝缘(yuan)栅型(xing)(xing)。其(qi)主要特点(dian)是(shi)在(zai)金(jin)属(shu)栅极与(yu)沟(gou)(gou)(gou)道(dao)之间(jian)有一层二氧化(hua)硅绝缘(yuan)层，因此具有很高的输入(ru)电阻（最高可达(da)1015Ω）。它(ta)也分N沟(gou)(gou)(gou)道(dao)管和P沟(gou)(gou)(gou)道(dao)管，符号如图1所示(shi)。通(tong)常是(shi)将衬底（基板）与(yu)源极S接在(zai)一起。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强(qiang)型(xing)(xing)、耗尽型(xing)(xing)。所谓增强(qiang)型(xing)(xing)是(shi)指(zhi)：当VGS=0时管子(zi)(zi)是(shi)呈截(jie)(jie)止状(zhuang)态，加(jia)(jia)上(shang)(shang)正确的VGS后，多(duo)(duo)数载流子(zi)(zi)被吸引到(dao)栅极，从而(er)“增强(qiang)”了该区域的载流子(zi)(zi)，形成导电沟(gou)(gou)(gou)道(dao)。耗尽型(xing)(xing)则是(shi)指(zhi)，当VGS=0时即(ji)形成沟(gou)(gou)(gou)道(dao)，加(jia)(jia)上(shang)(shang)正确的VGS时，能使多(duo)(duo)数载流子(zi)(zi)流出(chu)沟(gou)(gou)(gou)道(dao)，因而(er)“耗尽”了载流子(zi)(zi)，使管子(zi)(zi)转向(xiang)截(jie)(jie)止。

以N沟(gou)道为例，它是在(zai)P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的(de)源扩(kuo)散区(qu)N+和(he)(he)漏(lou)(lou)扩(kuo)散区(qu)N+，再(zai)分别(bie)引(yin)出源极(ji)(ji)S和(he)(he)漏(lou)(lou)极(ji)(ji)D。源极(ji)(ji)与衬底在(zai)内(nei)部连通，二(er)者总保持等电(dian)(dian)位。图1（a）符号中的(de)前(qian)头方向是从(cong)外向里(li)，表示从(cong)P型材料（衬底）指身N型沟(gou)道。当漏(lou)(lou)接电(dian)(dian)源正极(ji)(ji)，源极(ji)(ji)接电(dian)(dian)源负(fu)极(ji)(ji)并使VGS=0时，沟(gou)道电(dian)(dian)流（即漏(lou)(lou)极(ji)(ji)电(dian)(dian)流）ID=0。随着VGS逐渐升高，受栅极(ji)(ji)正电(dian)(dian)压的(de)吸(xi)引(yin)，在(zai)两个扩(kuo)散区(qu)之间就感应(ying)出带(dai)负(fu)电(dian)(dian)的(de)少数载流子，形成从(cong)漏(lou)(lou)极(ji)(ji)到源极(ji)(ji)的(de)N型沟(gou)道，当VGS大于管子的(de)开启电(dian)(dian)压VTN（一般约为+2V）时，N沟(gou)道管开始(shi)导通，形成漏(lou)(lou)极(ji)(ji)电(dian)(dian)流ID。

国(guo)产N沟道(dao)MOSFET的典(dian)型产品(pin)有3DO1、3DO2、3DO4（以上均为单(dan)栅管），4DO1（双栅管）。它(ta)们(men)的管脚排列(lie)（底(di)视图(tu)）见图(tu)2。

MOS场(chang)效(xiao)应管(guan)比较“娇气”。这是由于它的(de)输入电(dian)阻很高(gao)，而栅-源极(ji)间(jian)电(dian)容(rong)又非常(chang)小(xiao)，极(ji)易受外(wai)界电(dian)磁场(chang)或静(jing)(jing)电(dian)的(de)感(gan)应而带电(dian)，而少量电(dian)荷(he)就可在极(ji)间(jian)电(dian)容(rong)上形成相当高(gao)的(de)电(dian)压（U=Q/C），将管(guan)子(zi)损坏。因此(ci)了厂时(shi)(shi)各管(guan)脚都绞合在一起(qi)，或装在金(jin)属(shu)箔(bo)内，使G极(ji)与S极(ji)呈等电(dian)位，防止积累(lei)静(jing)(jing)电(dian)荷(he)。管(guan)子(zi)不用时(shi)(shi)，全部引线也应短接(jie)。在测(ce)量时(shi)(shi)应格(ge)外(wai)小(xiao)心，并(bing)采取相应的(de)防静(jing)(jing)电(dian)感(gan)措施(shi)。

MOS场效应管的检测方法

（1）．准备工作

测(ce)量之前，先(xian)把人(ren)体对(dui)地短路后，才能摸触MOSFET的管脚(jiao)。最好(hao)在手腕上接一条导线与(yu)大(da)地连通，使人(ren)体与(yu)大(da)地保持等电(dian)位。再把管脚(jiao)分开，然后拆掉导线。

（2）．判定电极

将(jiang)万用表拨于R×100档，首(shou)先确定(ding)栅(zha)极。若某(mou)脚与其它脚的(de)电(dian)阻(zu)都是(shi)无(wu)穷(qiong)大，证明此脚就是(shi)栅(zha)极G。交(jiao)换表笔重测(ce)量，S-D之(zhi)间(jian)的(de)电(dian)阻(zu)值(zhi)应为几百欧(ou)至几千欧(ou)，其中阻(zu)值(zhi)较小(xiao)的(de)那(nei)一次，黑表笔接(jie)的(de)为D极，红(hong)表笔接(jie)的(de)是(shi)S极。日本(ben)生(sheng)产的(de)3SK系列产品，S极与管(guan)壳接(jie)通，据(ju)此很容易确定(ding)S极。

（3）．检查放大能力（跨导）

将G极(ji)悬空，黑表(biao)笔接(jie)D极(ji)，红(hong)表(biao)笔接(jie)S极(ji)，然后用手指触摸(mo)G极(ji)，表(biao)针应有较大的偏转。双(shuang)栅(zha)MOS场效应管(guan)有两个(ge)栅(zha)极(ji)G1、G2。为区分之，可用手分别触摸(mo)G1、G2极(ji)，其(qi)中表(biao)针向(xiang)左侧偏转幅度较大的为G2极(ji)。

目(mu)前有的MOSFET管在(zai)G-S极间增(zeng)加了(le)保护二极管，平时(shi)就不(bu)需(xu)要把各管脚(jiao)短路了(le)。

MOS场效应晶体管使用注意事项

MOS场(chang)效应晶体管在使用时(shi)应注意(yi)分(fen)类，不能(neng)随(sui)意(yi)互换。MOS场(chang)效应晶体管由于(yu)输(shu)入阻抗高(gao)（包括MOS集成(cheng)电(dian)路(lu)）极易被静电(dian)击穿，使用时(shi)应注意(yi)以下规则(ze)：

（1）.MOS器件(jian)出厂时通常装(zhuang)在黑色的(de)导(dao)电泡沫塑料(liao)袋中，切勿自行随便拿个塑料(liao)袋装(zhuang)。也可用细铜线(xian)把各个引(yin)脚连接在一(yi)起(qi)，或用锡(xi)纸包装(zhuang)

（2）.取出的MOS器件不能在(zai)塑料板上滑动(dong)，应用(yong)(yong)金属盘(pan)来盛放待用(yong)(yong)器件。

（3）.焊接(jie)用的(de)电烙铁必须良好接(jie)地。

（4）.在焊接前应把电(dian)路(lu)板的电(dian)源(yuan)线与地(di)线短接，再(zai)MOS器件焊接完成后在分开。

（5）.MOS器件各引脚(jiao)的焊(han)接顺(shun)序是漏极(ji)、源极(ji)、栅极(ji)。拆机时顺(shun)序相反。

（6）.电路板(ban)在装机之前，要用(yong)接地的线夹子(zi)去碰一(yi)下机器的各接线端子(zi)，再把电路板(ban)接上去。

（7）.MOS场效应(ying)晶(jing)体(ti)管的(de)栅极(ji)在(zai)允许条件下，最好(hao)接入保(bao)护(hu)二极(ji)管。在(zai)检修电路时应(ying)注意查证原有的(de)保(bao)护(hu)二极(ji)管是否损(sun)坏(huai)。

2、VMOS场效应管

VMOS场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)（VMOSFET）简称VMOS管(guan)(guan)(guan)或功(gong)率(lv)(lv)场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)，其全(quan)称为V型槽MOS场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)。它(ta)是(shi)继MOSFET之后新发展起来的高(gao)效、功(gong)率(lv)(lv)开(kai)(kai)关器件。它(ta)不(bu)仅(jin)继承了MOS场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)输入阻(zu)抗(kang)高(gao)（≥108W）、驱动电(dian)(dian)流(liu)小（左(zuo)右(you)0.1μA左(zuo)右(you)），还(hai)具有耐压高(gao)（最高(gao)可(ke)(ke)耐压1200V）、工作电(dian)(dian)流(liu)大（1.5A～100A）、输出功(gong)率(lv)(lv)高(gao)（1～250W）、跨导的线性(xing)好、开(kai)(kai)关速度(du)快(kuai)等优良特性(xing)。正(zheng)是(shi)由于(yu)它(ta)将电(dian)(dian)子管(guan)(guan)(guan)与功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)体(ti)管(guan)(guan)(guan)之优点集于(yu)一身(shen)，因(yin)此在电(dian)(dian)压放大器（电(dian)(dian)压放大倍(bei)数(shu)可(ke)(ke)达(da)数(shu)千倍(bei)）、功(gong)率(lv)(lv)放大器、开(kai)(kai)关电(dian)(dian)源和逆变器中正(zheng)获得广泛应(ying)用。

众(zhong)所(suo)(suo)周知，传统的MOS场效应(ying)管(guan)的栅极、源(yuan)极和漏(lou)极大大致处于(yu)同(tong)(tong)一水平(ping)面的芯(xin)片上，其(qi)工作电(dian)(dian)流(liu)(liu)基本上是(shi)沿水平(ping)方向(xiang)流(liu)(liu)动。VMOS管(guan)则不(bu)(bu)同(tong)(tong)，从左下图(tu)(tu)上可(ke)以(yi)(yi)看出其(qi)两(liang)大结(jie)构特点:第一，金属(shu)栅极采用V型(xing)槽结(jie)构；第二，具有垂(chui)直导电(dian)(dian)性。由于(yu)漏(lou)极是(shi)从芯(xin)片的背面引出，所(suo)(suo)以(yi)(yi)ID不(bu)(bu)是(shi)沿芯(xin)片水平(ping)流(liu)(liu)动，而是(shi)自重掺杂(za)N+区(qu)（源(yuan)极S）出发，经过P沟道(dao)流(liu)(liu)入轻掺杂(za)N-漂移区(qu)，最后垂(chui)直向(xiang)下到(dao)达漏(lou)极D。电(dian)(dian)流(liu)(liu)方向(xiang)如图(tu)(tu)中箭头所(suo)(suo)示，因(yin)为流(liu)(liu)通截面积(ji)增大，所(suo)(suo)以(yi)(yi)能通过大电(dian)(dian)流(liu)(liu)。由于(yu)在栅极与芯(xin)片之间有二氧化硅绝(jue)缘(yuan)(yuan)层，因(yin)此它仍属(shu)于(yu)绝(jue)缘(yuan)(yuan)栅型(xing)MOS场效应(ying)管(guan)。

国(guo)内生产VMOS场(chang)效(xiao)应管的(de)主要厂(chang)(chang)家有877厂(chang)(chang)、天津半(ban)导体器件四厂(chang)(chang)、杭州电子管厂(chang)(chang)等，典(dian)型产品(pin)有VN401、VN672、VMPT2等。表1列出六种VMOS管的(de)主要参数。其中(zhong)，IRFPC50的(de)外型如(ru)右(you)上图所示。

VMOS场效应管的检测方法

（1）．判定栅极G

将万用表拨至R×1k档分别测量三个(ge)管脚(jiao)(jiao)之间(jian)的电阻(zu)。若发现某脚(jiao)(jiao)与其(qi)字两脚(jiao)(jiao)的电阻(zu)均(jun)呈无穷大(da)，并(bing)且(qie)交换表笔后(hou)仍为(wei)无穷大(da)，则证明(ming)此脚(jiao)(jiao)为(wei)G极(ji)，因(yin)为(wei)它和另外两个(ge)管脚(jiao)(jiao)是(shi)绝(jue)缘的。

（2）．判定源极S、漏极D

由图1可见，在源(yuan)-漏之间有一(yi)个PN结，因此(ci)根据PN结正(zheng)、反向电(dian)(dian)阻存在差异(yi)，可识别S极(ji)与(yu)D极(ji)。用交换表(biao)笔(bi)(bi)法测两次电(dian)(dian)阻，其中电(dian)(dian)阻值较低（一(yi)般为几千欧(ou)(ou)至十几千欧(ou)(ou)）的一(yi)次为正(zheng)向电(dian)(dian)阻，此(ci)时黑表(biao)笔(bi)(bi)的是S极(ji)，红表(biao)笔(bi)(bi)接D极(ji)。

（3）．测量漏-源通态电阻RDS（on）

将G-S极(ji)短路(lu)，选(xuan)择万用表的R×1档，黑表笔(bi)接(jie)S极(ji)，红表笔(bi)接(jie)D极(ji)，阻值应为(wei)几欧至(zhi)十几欧。

由于测试条件不同，测出(chu)(chu)的(de)RDS（on）值比手册中给出(chu)(chu)的(de)典(dian)(dian)型值要高一(yi)些。例如用(yong)500型万用(yong)表R×1档实(shi)测一(yi)只IRFPC50型VMOS管，RDS（on）=3.2W，大于0.58W（典(dian)(dian)型值）。

（4）．检查跨导

将万用表置于R×1k（或R×100）档(dang)，红表笔(bi)接(jie)S极，黑表笔(bi)接(jie)D极，手持螺丝刀(dao)去碰触栅极，表针应有明显偏转，偏转愈(yu)大(da)，管子的跨(kua)导愈(yu)高。

注意事项：

（1）VMOS管(guan)(guan)亦分N沟(gou)道管(guan)(guan)与(yu)P沟(gou)道管(guan)(guan)，但绝大多数(shu)产(chan)品属于N沟(gou)道管(guan)(guan)。对于P沟(gou)道管(guan)(guan)，测量时应交换表笔的(de)位(wei)置。

（2）有(you)(you)少数(shu)VMOS管(guan)(guan)在G-S之间并有(you)(you)保护二极管(guan)(guan)，本检测方法(fa)中的1、2项不再适(shi)用(yong)。

（3）目前市场(chang)上还有(you)一种VMOS管功(gong)率模(mo)块(kuai)，专供(gong)交流电机(ji)调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生(sheng)产的IRFT001型模(mo)块(kuai)，内部有(you)N沟道、P沟道管各三(san)只，构成三(san)相桥式结构。

（4）现在市(shi)售VNF系列（N沟道）产品，是(shi)美国Supertex公(gong)司生产的(de)超(chao)高(gao)(gao)频(pin)功率(lv)场(chang)效应(ying)管(guan)，其最高(gao)(gao)工作频(pin)率(lv)fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小(xiao)信号低(di)频(pin)跨导gm=2000μS。适用于高(gao)(gao)速开关电路和广播、通信设备中(zhong)。

（5）使用VMOS管(guan)时必须(xu)加合(he)适的散(san)热器后(hou)。以(yi)VNF306为例，该管(guan)子加装140×140×4（mm）的散(san)热器后(hou)，最大功(gong)率(lv)才能达(da)到(dao)30W

七、场效应管与晶体管的比较

（1）场效应管(guan)是电(dian)(dian)压(ya)(ya)控制元件，而晶(jing)体管(guan)是电(dian)(dian)流(liu)(liu)控制元件。在(zai)只允(yun)许(xu)从信(xin)号(hao)源(yuan)取(qu)较少电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)情况下，应选用(yong)场效应管(guan)；而在(zai)信(xin)号(hao)电(dian)(dian)压(ya)(ya)较低，又允(yun)许(xu)从信(xin)号(hao)源(yuan)取(qu)较多(duo)电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)条(tiao)件下，应选用(yong)晶(jing)体管(guan)。

（2）场效应管是利用多(duo)数载(zai)流(liu)子(zi)导(dao)电(dian)，所以称之(zhi)为单极型器件(jian)，而晶(jing)体(ti)管是即有多(duo)数载(zai)流(liu)子(zi)，也利用少数载(zai)流(liu)子(zi)导(dao)电(dian)。被称之(zhi)为双极型器件(jian)。

（3）有(you)些场效应管(guan)(guan)的源极和(he)漏极可(ke)以互换使用，栅压(ya)也(ye)可(ke)正可(ke)负，灵活性比晶体管(guan)(guan)好。

（4）场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管能(neng)在(zai)很(hen)小电流和很(hen)低电压的(de)条件下(xia)工作(zuo)，而(er)且它的(de)制造(zao)工艺(yi)可以很(hen)方便地把很(hen)多(duo)场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管集(ji)成(cheng)在(zai)一块硅片(pian)上(shang)，因(yin)此(ci)场(chang)(chang)效(xiao)应(ying)管在(zai)大规模(mo)集(ji)成(cheng)电路中得到了广泛的(de)应(ying)用。

八、如何区分选用晶体管和场效应管

晶体(ti)三(san)极(ji)管简称三(san)极(ji)管，和场效(xiao)应管一样，具有放大作用(yong)和开(kai)关特(te)性(xing)(xing)的(de)，是(shi)电子设备中的(de)核心器件之一，应用(yong)十分(fen)广泛。三(san)极(ji)管和场效(xiao)应管虽(sui)然特(te)性(xing)(xing)，外形相同，但是(shi)工(gong)作原(yuan)理却大不(bu)一样，普通三(san)极(ji)管是(shi)电流控(kong)制(zhi)器件，二(er)场效(xiao)应管是(shi)电压控(kong)制(zhi)器件。

晶体三极管：

用于电(dian)(dian)(dian)(dian)压放(fang)(fang)大或者电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)放(fang)(fang)大的(de)控制器件。可以(yi)(yi)把(ba)基极(ji)和集电(dian)(dian)(dian)(dian)极(ji)的(de)间(jian)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压Vbc放(fang)(fang)大到(dao)几(ji)十到(dao)几(ji)百(bai)倍以(yi)(yi)上(shang)，在发射(she)集和集电(dian)(dian)(dian)(dian)极(ji)之间(jian)以(yi)(yi)Vce的(de)方(fang)式输出(chu);还(hai)可以(yi)(yi)把(ba)基极(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)Ib放(fang)(fang)大β倍，然(ran)后在集电(dian)(dian)(dian)(dian)极(ji)以(yi)(yi)Ic形式输出(chu)。

场效应管：

原(yuan)件要(yao)比(bi)(bi)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)小(xiao)得(de)多.晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)就(jiu)是(shi)(shi)一个(ge)小(xiao)硅片.但是(shi)(shi)场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)的(de)(de)结(jie)构要(yao)比(bi)(bi)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)的(de)(de)要(yao)复杂.场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)的(de)(de)沟道一般是(shi)(shi)几个(ge)纳米,也就(jiu)是(shi)(shi)说场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)的(de)(de)“硅片”的(de)(de)制(zhi)作更加复杂而(er)且(qie)体(ti)积要(yao)比(bi)(bi)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)小(xiao)的(de)(de)多.但是(shi)(shi)话又说回来.工业制(zhi)造(zao)场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)的(de)(de)集(ji)成(cheng)电(dian)路(lu)(lu)要(yao)比(bi)(bi)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)的(de)(de)要(yao)简单(dan)得(de)多.而(er)且(qie)集(ji)成(cheng)密度(du)要(yao)比(bi)(bi)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)的(de)(de)要(yao)大(da)得(de)多.场效(xiao)(xiao)应(ying)管(guan)是(shi)(shi)电(dian)压控(kong)制(zhi)电(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)是(shi)(shi)电(dian)流(liu)(liu)控(kong)制(zhi)电(dian)流(liu)(liu)型(xing)的(de)(de).一般不可以直接代换的(de)(de).除(chu)非稍微(wei)改变一下电(dian)路(lu)(lu)结(jie)构。

晶体三极管原理图

场效应管原理图

晶体三极管和场效应管选用技巧

晶体三极管选用技巧

必须了解晶(jing)体(ti)管(guan)的(de)类型和材(cai)(cai)料(liao)(liao)，常用(yong)的(de)有NPN和PNP两(liang)种，这(zhei)两(liang)种管(guan)工作(zuo)时对电(dian)压的(de)极(ji)性要求(qiu)不同(tong)，所以(yi)是(shi)这(zhei)两(liang)种晶(jing)体(ti)管(guan)是(shi)不能(neng)互(hu)相替(ti)换(huan)的(de)。三极(ji)管(guan)额材(cai)(cai)料(liao)(liao)有锗材(cai)(cai)料(liao)(liao)和硅材(cai)(cai)料(liao)(liao)，它们(men)之(zhi)前最大的(de)差异(yi)就是(shi)其实电(dian)压不一(yi)(yi)样。在放大电(dian)路(lu)中，假如使(shi)用(yong)同(tong)类型的(de)锗管(guan)代替(ti)同(tong)类型的(de)硅管(guan)，反之(zhi)替(ti)换(huan)，一(yi)(yi)般(ban)都是(shi)可以(yi)的(de)，但(dan)都要在基极(ji)偏置(zhi)电(dian)压上进行必要的(de)调整。因为他们(men)的(de)起(qi)始电(dian)压不一(yi)(yi)样，但(dan)是(shi)在脉(mai)冲电(dian)路(lu)和开关电(dian)路(lu)中不同(tong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)三极(ji)管(guan)是(shi)否(fou)能(neng)互(hu)换(huan)必须进行具体(ti)的(de)分析，切不可盲目代换(huan)。

场效应管选用技巧

选(xuan)取场(chang)效应管只要三(san)步：

1.选择须合适的勾(gou)道(dao)(dao)(N沟道(dao)(dao)还是P沟道(dao)(dao))

2.确定场效应管的额定电流，选好额定电流以后，还需计算导通损耗。

3.确定热要(yao)求，设(she)计人员在设(she)计时必(bi)须(xu)考虑到最坏(huai)和(he)真实两种情(qing)况(kuang)。一(yi)般(ban)建议采用针对最坏(huai)的结果(guo)计算，因为这个(ge)结果(guo)提供更(geng)大的安全余量，能够确保系(xi)统不会失效。

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