场效应管介绍
场效应管介绍
场效应管（英缩写fet）是电压控制器件，它有输入电压来控制输出电流的变化。它具有输入阻抗高噪声低，动态范围大，温度系数低等优点，因而广泛应用于各种电子线路中。
一、场效应管的结构原理及特性
场效应管有结型和绝缘栅两种结构，每种结构又有n沟道和p沟道两种导电沟道。
1、结型场效应管（jfet）
（1）结构原理 它的结构及符号见图1。在n型硅棒两端引出漏极d和源极s两个电极，又在硅棒的两侧各做一个p区，形成两个pn结。在p区引出电极并连接起来，称为栅极go这样就构成了n型沟道的场效应管
由于pn结中的载流子已经耗尽，故pn基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，从图1中可见，当漏极电源电压ed一定时，如果栅极电压越负，pn结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源极之间导电的沟道越窄，漏极电流id就愈小；反之，如果栅极电压没有那么负，则沟道变宽，id变大，所以用栅极电压eg可以控制漏极电流id的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。
（2）特性曲线
1）转移特性
图2（a）给出了n沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线，称为转移特性曲线，它和电子管的动态特性曲线非常相似，当栅极电压vgs=0时的漏源电流。用idss表示。vgs变负时，id逐渐减小。id接近于零的栅极电压称为夹断电压，用vp表示，在0≥vgs≥vp的区段内，id与vgs的关系可近似表示为：
id=idss（1-|vgs/vp|）
其跨导gm为：gm=（△id/△vgs）|vds=常微（微欧）|
式中：△id------漏极电流增量（微安）
------△vgs-----栅源电压增量（伏）
2）漏极特性（输出特性）
图2(b)给出了场效应管的漏极特性曲线，它和晶体三极管的输出特性曲线 很相似。
①可变电阻区（图中i区）在i区里vds比较小，沟通电阻随栅压vgs而改变，故称为可变电阻区。当栅压一定时，沟通电阻为定值，id随vds近似线性增大，当vgs＜vp时，漏源极间电阻很大（关断）。ip=0；当vgs=0时，漏源极间电阻很小（导通），id=idss。这一特性使场效应管具有开关作用。
②恒流区（区中ii区）当漏极电压vds继续增大到vds＞|vp|时，漏极电流，ip达到了饱和值后基本保持不变，这一区称为恒流区或饱和区，在这里，对于不同的vgs漏极特性曲线近似平行线，即id与vgs成线性关系，故又称线性放大区。
③击穿区（图中ⅲ区）如果vds继续增加，以至超过了pn结所能承受的电压而被击穿，漏极电流id突然增大，若不加限制措施，管子就会烧坏。
2、绝缘栅场效应管
它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属---氧化物---半导体场效应管，简称mos场效应管。
（1）结构原理
它的结构、电极及符号见图3所示，以一块p型薄硅片作为衬底，在它上面扩散两个高杂质的n型区，作为源极s和漏极d。在硅片表覆盖一层绝缘物，然后再用金属铝引出一个电极g（栅极）由于栅极与其它电极绝缘，所以称为绝缘栅场面效应管。
在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的n区接通，形成了导电沟道，即使在vgs=0时也有较大的漏极电流id。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流id随着栅极电压的变化而变化。
场效应管的式作方式有两种：当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型，当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。
（2）特性曲线
1）转移特性（栅压----漏流特性）
图4（a）给出了n沟道耗尽型绝缘栅场效应管的转移行性曲线，图中vp为夹断电压（栅源截止电压）；idss为饱和漏电流。
图4（b）给出了n沟道增强型绝缘栅场效管的转移特性曲线，图中vr为开启电压，当栅极电压超过vt时，漏极电流才开始显著增加。
2）漏极特性（输出特性）
图5（a）给出了n沟道耗尽型绝缘栅场效应管的输出特性曲线。
图5(b)为n沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线 。
此外还有n衬底p沟道（见图1）的场效应管，亦分为耗尽型号增强型两种，
各种场效应器件的分类，电压符号和主要伏安特性（转移特性、输出特性）
二、场效应管的主要参数
1、夹断电压vp
当vds为某一固定数值，使ids等于某一微小电流时，栅极上所加的偏压vgs就是夹断电压vp。
2、饱和漏电流idss
在源、栅极短路条件下，漏源间所加的电压大于vp时的漏极电流称为idss。
3、击穿电压bvds
表示漏、源极间所能承受的最大电压，即漏极饱和电流开始上升进入击穿区时对应的vds。
4、直流输入电阻rgs
在一定的栅源电压下，栅、源之间的直流电阻，这一特性有以流过栅极的电流来表示，结型场效应管的rgs可达1000000000欧而绝缘栅场效应管的rgs可超过10000000000000欧。
5、低频跨导gm
漏极电流的微变量与引起这个变化的栅源电压微数变量之比，称为跨导，即
gm= △id/△vgs
它是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个参数，也是衡量放大作用的重要参数，此参灵敏常以栅源电压变化1伏时，漏极相应变化多少微安（μa/v）或毫安（ma/v）来表示。
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场效应管有结型和绝缘栅两种结构，每种结构又有n沟道和p沟道两种导电沟道。
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（1）结构原理 它的结构及符号见图1。在n型硅棒两端引出漏极d和源极s两个电极，又在硅棒的两侧各做一个p区，形成两个pn结。在p区引出电极并连接起来，称为栅极go这样就构成了n型沟道的场效应管
由于pn结中的载流子已经耗尽，故pn基本上是不导电的，形成了所谓耗尽区，从图1中可见，当漏极电源电压ed一定时，如果栅极电压越负，pn结交界面所形成的耗尽区就越厚，则漏、源极之间导电的沟道越窄，漏极电流id就愈小；反之，如果栅极电压没有那么负，则沟道变宽，id变大，所以用栅极电压eg可以控制漏极电流id的变化，就是说，场效应管是电压控制元件。
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1）转移特性
图2（a）给出了n沟道结型场效应管的栅压---漏流特性曲线，称为转移特性曲线，它和电子管的动态特性曲线非常相似，当栅极电压vgs=0时的漏源电流。用idss表示。vgs变负时，id逐渐减小。id接近于零的栅极电压称为夹断电压，用vp表示，在0≥vgs≥vp的区段内，id与vgs的关系可近似表示为：
id=idss（1-|vgs/vp|）
其跨导gm为：gm=（△id/△vgs）|vds=常微（微欧）|
式中：△id------漏极电流增量（微安）
------△vgs-----栅源电压增量（伏）
2）漏极特性（输出特性）
图2(b)给出了场效应管的漏极特性曲线，它和晶体三极管的输出特性曲线 很相似。
①可变电阻区（图中i区）在i区里vds比较小，沟通电阻随栅压vgs而改变，故称为可变电阻区。当栅压一定时，沟通电阻为定值，id随vds近似线性增大，当vgs＜vp时，漏源极间电阻很大（关断）。ip=0；当vgs=0时，漏源极间电阻很小（导通），id=idss。这一特性使场效应管具有开关作用。
②恒流区（区中ii区）当漏极电压vds继续增大到vds＞|vp|时，漏极电流，ip达到了饱和值后基本保持不变，这一区称为恒流区或饱和区，在这里，对于不同的vgs漏极特性曲线近似平行线，即id与vgs成线性关系，故又称线性放大区。
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