場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作原理

場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種利用控制輸入電路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出電路電流的半導(dǎo)體器件，并以此命名。因?yàn)樗灰揽堪雽?dǎo)體中的多數(shù)載流子來(lái)導(dǎo)電，所以又稱為單極晶體管。場(chǎng)效應(yīng)晶體管英文是Field Effect Transistor，縮寫(xiě)為FET。主要有兩種類型：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 （JFET） 和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 （MOSFET）。

工作原理

場(chǎng)效應(yīng)管工作原理用一句話說(shuō)，就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID，用以柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓控制ID”。

更正確地說(shuō)，ID流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區(qū)域，表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽?，根?jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流ID流動(dòng)。

從門極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。

在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID的飽和現(xiàn)象。

其次，VGS向負(fù)的方向變化，讓VGS=VGS（off），此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。

以N溝道為例說(shuō)明其工作原理。

當(dāng)VGS=0時(shí)，當(dāng)在漏極和源極之間施加一定的電壓時(shí)，多數(shù)載流子將在漏極和源極之間漂移，產(chǎn)生漏極電流。當(dāng)VGS《0時(shí)，PN結(jié)反向偏置，形成耗盡層。

漏極和源極之間的溝道會(huì)變窄，ID會(huì)減小。如果VGS繼續(xù)降低，溝道會(huì)繼續(xù)變窄，ID會(huì)繼續(xù)降低，直到達(dá)到0。當(dāng)ID為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的VGS稱為夾斷電壓VGS（off）。