第四节　场效应三极管

第四节　场效应三极管

    双极型三极管是电流控制器件，其控制作用体现在基极电流对集电极电流的控制。在双极型三极管中有两种载流子参与导电，温度稳定性较差。场效应半导体三极管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的器件。从参与导电的载流子来划分，它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。从场效应三极管的结构来划分，它有结型场效应三极管JFET(Junction　type　Field　Effect　Transistor)和金属-氧化物-半导体三极管MOSFET　（Metal　Oxide　Semicon-ductor　FET）之分。场效应三极管简称为场效应管。本节讨论场效应管结构、原理、特性及主要参数。

    1．结构

    结型场效应管的基本结构如图1.4.1所示。它是在一块硅片，例如N型硅的两侧制作出两个PN结，用导线连在一起称为栅极，用G(Gate)表示。在中间的N型硅片的上下两端各制作一个电极，一个称为漏极，用D(Drain)表示；另一个称为源极，用S(Source)表示。

图1.4.1　结型场效应管结构示意图

    2．工作原理

    场效应管加上电源时的情况如图1.4.2所示。

图1.4.2　结型场效应管工作原理示意图

    在栅极和源极之间加上一个反向电压V_GG，使栅源之间的PN结反偏，使栅源之间的PN结宽度受u_GS的控制。u_GS越负，PN结越宽，中间N型硅的部分就越窄。如果在漏极和源极之间加一个电压，就会有漏极电流i_D流通，漏极源极之间N型半导体的通道称为沟道。u_GS越负，沟道越窄，沟道电阻越大，反之沟道越宽，沟道电阻小。沟道电阻小时，i_D大；沟道电阻大时，i_D小。于是u_GS会对i_D产生控制作用，这是输入电压对输出电流的控制，反映出场效应管的工作原理上与双极型三极管的不同。由于结型场效应管工作时，栅源之间是反偏的，栅极电流十分微小，也就是说结型场效应管的输入电阻比较大，所以结型场效应管一般不允许工作在正偏下。

    图1.4.2的场效应管的沟道是N型半导体，导电的载流子是电子，这种结型场效应管是N沟道场效应管。如果中间的半导体是P沟道的，也可以制作成场效应管，那导电的载流子是空穴，是P沟道场效应管。