導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。
根據(jù)三極管的原理開(kāi)發(fā)出的新一代放大元件，有3個(gè)極性，柵極，漏極，源極，它的特點(diǎn)是柵極的內(nèi)阻極高，采用二氧化硅材料的可以達(dá)到幾百兆歐，屬于電壓控制型器件。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FieldEffectTransistor縮寫(xiě)（FET））簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。
特點(diǎn)
具有輸入電阻高（100000000～1000000000Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。
作用
場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。
場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
分類
場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型（MOS）兩大類
按溝道材料：結(jié)型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種。
按導(dǎo)電方式：耗盡型與增強(qiáng)型，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，而MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和增強(qiáng)型；P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類。
主要參數(shù)
IDSS—飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流。
Up—夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中，使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。
Ut—開(kāi)啟電壓。是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中，使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。
gM—跨導(dǎo)。是表示柵源電壓UGS—對(duì)漏極電流ID的控制能力，即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。
BVDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù)，加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BVDS.
PDSM—最大耗散功率，也是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余量。
IDSM—最大漏源電流。是一項(xiàng)極限參數(shù)，是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí)，漏源間所允許通過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過(guò)IDSM
Cds---漏-源電容
Cdu---漏-襯底電容
Cgd---柵-源電容
Cgs---漏-源電容
Ciss---柵短路共源輸入電容
COSS---柵短路共源輸出電容
CRSS---柵短路共源反向傳輸電容
D---占空比（占空系數(shù)，外電路參數(shù)）
di/dt---電流上升率（外電路參數(shù)）
dv/dt---電壓上升率（外電路參數(shù)）
ID---漏極電流（直流）
IDM---漏極脈沖電流
ID（on）---通態(tài)漏極電流
IDQ---靜態(tài)漏極電流（射頻功率管）
IDS---漏源電流
IDSM---最大漏源電流
IDSS---柵-源短路時(shí)，漏極電流
IDS（sat）---溝道飽和電流（漏源飽和電流）
IG---柵極電流（直流）
IGF---正向柵電流
IGR---反向柵電流
IGDO---源極開(kāi)路時(shí)，截止柵電流
IGSO---漏極開(kāi)路時(shí)，截止柵電流
IGM---柵極脈沖電流
IGP---柵極峰值電流
IF---二極管正向電流
IGSS---漏極短路時(shí)截止柵電流
IDSS1---對(duì)管第一管漏源飽和電流
IDSS2---對(duì)管第二管漏源飽和電流
Iu---襯底電流
Ipr---電流脈沖峰值（外電路參數(shù)）
gfs---正向跨導(dǎo)
Gp---功率增益
Gps---共源極中和高頻功率增益
gpg---共柵極中和高頻功率增益
GPD---共漏極中和高頻功率增益
ggd---柵漏電導(dǎo)
gds---漏源電導(dǎo)
K---失調(diào)電壓溫度系數(shù)
Ku---傳輸系數(shù)
L---負(fù)載電感（外電路參數(shù)）
LD---漏極電感
Ls---源極電感
rDS---漏源電阻
rDS（on）---漏源通態(tài)電阻
rDS（of）---漏源斷態(tài)電阻
rGD---柵漏電阻
rgs---柵源電阻
Rg---柵極外接電阻（外電路參數(shù)）
RL---負(fù)載電阻（外電路參數(shù)）
R（th）jc---結(jié)殼熱阻
R（th）ja---結(jié)環(huán)熱阻
PD---漏極耗散功率
PDM---漏極最大允許耗散功率
PIN--輸入功率
POUT---輸出功率
PPK---脈沖功率峰值（外電路參數(shù)）
to（on）---開(kāi)通延遲時(shí)間
td（off）---關(guān)斷延遲時(shí)間
ti---上升時(shí)間
ton---開(kāi)通時(shí)間
toff---關(guān)斷時(shí)間
tf---下降時(shí)間
trr---反向恢復(fù)時(shí)間
Tj---結(jié)溫
Tjm---最大允許結(jié)溫
Ta---環(huán)境溫度
Tc---管殼溫度
Tstg---貯成溫度
VDS---漏源電壓（直流）
VGS---柵源電壓（直流）
VGSF--正向柵源電壓（直流）
VGSR---反向柵源電壓（直流）
VDD---漏極（直流）電源電壓（外電路參數(shù)）
VGG---柵極（直流）電源電壓（外電路參數(shù)）
Vss---源極（直流）電源電壓（外電路參數(shù)）
VGS（th）---開(kāi)啟電壓或閥電壓
V（BR）DSS---漏源擊穿電壓
V（BR）GSS---漏源短路時(shí)柵源擊穿電壓
VDS（on）---漏源通態(tài)電壓
VDS（sat）---漏源飽和電壓
VGD---柵漏電壓（直流）
VSU---源襯底電壓（直流）
VDU---漏襯底電壓（直流）
VGu---柵襯底電壓（直流）
Zo---驅(qū)動(dòng)源內(nèi)阻
η---漏極效率（射頻功率管）
Vn---噪聲電壓
aID---漏極電流溫度系數(shù)
ards---漏源電阻溫度系數(shù)
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的管腳識(shí)別
判定柵極G:將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1k檔，用萬(wàn)用表的負(fù)極任意接一電極，另一只表筆依次去接觸其余的兩個(gè)極，測(cè)其電阻。若兩次測(cè)得的電阻值近似相等，則負(fù)表筆所接觸的為柵極，另外兩電極為漏極和源極。漏極和源極互換，若兩次測(cè)出的電阻都很大，則為N溝道；若兩次測(cè)得的阻值都很小，則為P溝道。
判定源極S、漏極D:
在源-漏之間有一個(gè)PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識(shí)別S極與D極。用交換表筆法測(cè)兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，此時(shí)黑表筆的是S極，紅表筆接D極。
與晶體三極管的比較
場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
晶體三極管與場(chǎng)效應(yīng)管工作原理完全不同，但是各極可以近似對(duì)應(yīng)以便于理解和設(shè)計(jì)：
晶體管：基極發(fā)射極集電極
場(chǎng)效應(yīng)管：柵極源極漏極
要注意的是，晶體管（NPN型）設(shè)計(jì)發(fā)射極電位比基極電位低（約0.6V），場(chǎng)效應(yīng)管源極電位比柵極電位高（約0.4V）。
場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電，被稱之為雙極型器件。
有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
工作原理
一、場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)原理及特性場(chǎng)效應(yīng)管有結(jié)型和絕緣柵兩種結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)又有N溝道和P溝道兩種導(dǎo)電溝道。
1、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）
（1）結(jié)構(gòu)原理它的結(jié)構(gòu)及符號(hào)見(jiàn)圖1。在N型硅棒兩端引出漏極D和源極S兩個(gè)電極，又在硅棒的兩側(cè)各做一個(gè)P區(qū)，形成兩個(gè)PN結(jié)。在P區(qū)引出電極并連接起來(lái)，稱為柵極Go這樣就構(gòu)成了N型溝道的場(chǎng)效應(yīng)管。
圖1、N溝道結(jié)構(gòu)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)
由于PN結(jié)中的載流子已經(jīng)耗盡，故PN基本上是不導(dǎo)電的，形成了所謂耗盡區(qū)，從圖1中可見(jiàn)，當(dāng)漏極電源電壓ED一定時(shí)，如果柵極電壓越負(fù)，PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚，則漏、源極之間導(dǎo)電的溝道越窄，漏極電流ID就愈小；反之，如果柵極電壓沒(méi)有那么負(fù)，則溝道變寬，ID變大，所以用柵極電壓EG可以控制漏極電流ID的變化，就是說(shuō)，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件。
（2）特性曲線
1）轉(zhuǎn)移特性
圖2（a）給出了N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵壓---漏流特性曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線，它和電子管的動(dòng)態(tài)特性曲線非常相似，當(dāng)柵極電壓VGS=0時(shí)的漏源電流。用IDSS表示。VGS變負(fù)時(shí)，ID逐漸減小。ID接近于零的柵極電壓稱為夾斷電壓，用VP表示，在0≥VGS≥VP的區(qū)段內(nèi)，ID與VGS的關(guān)系可近似表示為：
ID=IDSS（1-|VGS/VP|）
其跨導(dǎo)gm為：gm=（△ID/△VGS）|VDS=常微（微歐）|
式中：△ID------漏極電流增量（微安）
------△VGS-----柵源電壓增量（伏）
圖2、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線
2）漏極特性（輸出特性）
圖2（b）給出了場(chǎng)效應(yīng)管的漏極特性曲線，它和晶體三極管的輸出特性曲線很相似。
①可變電阻區(qū)（圖中I區(qū)）在I區(qū)里VDS比較小，溝通電阻隨柵壓VGS而改變，故稱為可變電阻區(qū)。當(dāng)柵壓一定時(shí)，溝通電阻為定值，ID隨VDS近似線性增大，當(dāng)VGS<VP時(shí)，漏源極間電阻很大（關(guān)斷）。IP=0；當(dāng)VGS=0時(shí)，漏源極間電阻很?。▽?dǎo)通），ID=IDSS。這一特性使場(chǎng)效應(yīng)管具有開(kāi)關(guān)作用。
②恒流區(qū)（區(qū)中II區(qū)）當(dāng)漏極電壓VDS繼續(xù)增大到VDS>|VP|時(shí)，漏極電流，IP達(dá)到了飽和值后基本保持不變，這一區(qū)稱為恒流區(qū)或飽和區(qū)，在這里，對(duì)于不同的VGS漏極特性曲線近似平行線，即ID與VGS成線性關(guān)系，故又稱線性放大區(qū)。
③擊穿區(qū)（圖中Ⅲ區(qū)）如果VDS繼續(xù)增加，以至超過(guò)了PN結(jié)所能承受的電壓而被擊穿，漏極電流ID突然增大，若不加限制措施，管子就會(huì)燒壞。
2、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管
它是由金屬、氧化物和半導(dǎo)體所組成，所以又稱為金屬---氧化物---半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
（1）結(jié)構(gòu)原理
它的結(jié)構(gòu)、電極及符號(hào)見(jiàn)圖3所示，以一塊P型薄硅片作為襯底，在它上面擴(kuò)散兩個(gè)高雜質(zhì)的N型區(qū)，作為源極S和漏極D。在硅片表覆蓋一層絕緣物，然后再用金屬鋁引出一個(gè)電極G（柵極）由于柵極與其它電極絕緣，所以稱為絕緣柵場(chǎng)面效應(yīng)管。
圖3、N溝道（耗盡型）絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)及符號(hào)
在制造管子時(shí)，通過(guò)工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子，故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通，形成了導(dǎo)電溝道，即使在VGS=0時(shí)也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時(shí)，溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變，導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變，因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。
場(chǎng)效應(yīng)管的式作方式有兩種：當(dāng)柵壓為零時(shí)有較大漏極電流的稱為耗散型，當(dāng)柵壓為零，漏極電流也為零，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強(qiáng)型。
（2）特性曲線
1）轉(zhuǎn)移特性（柵壓----漏流特性）
圖4（a）給出了N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移行性曲線，圖中Vp為夾斷電壓（柵源截止電壓）；IDSS為飽和漏電流。
圖4（b）給出了N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管的轉(zhuǎn)移特性曲線，圖中Vr為開(kāi)啟電壓，當(dāng)柵極電壓超過(guò)VT時(shí)，漏極電流才開(kāi)始顯著增加。
圖4、N溝道MOS場(chǎng)效管的轉(zhuǎn)移特性曲線
2）漏極特性（輸出特性）
圖5（a）給出了N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線。
圖5（b）為N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線。
圖5、N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線
此外還有N襯底P溝道（見(jiàn)圖1）的場(chǎng)效應(yīng)管，亦分為耗盡型號(hào)增強(qiáng)型兩種，
各種場(chǎng)效應(yīng)器件的分類，電壓符號(hào)和主要伏安特性（轉(zhuǎn)移特性、輸出特性）二、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)
1、夾斷電壓VP
當(dāng)VDS為某一固定數(shù)值，使IDS等于某一微小電流時(shí)，柵極上所加的偏壓VGS就是夾斷電壓VP。
2、飽和漏電流IDSS
在源、柵極短路條件下，漏源間所加的電壓大于VP時(shí)的漏極電流稱為IDSS。
3、擊穿電壓BVDS
表示漏、源極間所能承受的最大電壓，即漏極飽和電流開(kāi)始上升進(jìn)入擊穿區(qū)時(shí)對(duì)應(yīng)的VDS。
4、直流輸入電阻RGS
在一定的柵源電壓下，柵、源之間的直流電阻，這一特性有以流過(guò)柵極的電流來(lái)表示，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的RGS可達(dá)1000000000歐而絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的RGS可超過(guò)10000000000000歐。
5、低頻跨導(dǎo)gm
漏極電流的微變量與引起這個(gè)變化的柵源電壓微數(shù)變量之比，稱為跨導(dǎo)，即
gm=△ID/△VGS
它是衡量場(chǎng)效應(yīng)管柵源電壓對(duì)漏極電流控制能力的一個(gè)參數(shù)，也是衡量放大作用的重要參數(shù)，此參靈敏常以柵源電壓變化1伏時(shí)，漏極相應(yīng)變化多少微安（μA/V）或毫安（mA/V）來(lái)表示。
金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)三極管的基本工作原理是靠半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)，在半導(dǎo)體中感生出導(dǎo)電溝道來(lái)進(jìn)行工作的。當(dāng)柵g電壓vg增大時(shí)，p型半導(dǎo)體表面的多數(shù)載流子棗空穴減少、耗盡，而電子積累到反型。當(dāng)表面達(dá)到反型時(shí)，電子積累層將在n+源區(qū)s和n+漏區(qū)d形成導(dǎo)電溝道。當(dāng)vds≠0時(shí)，源漏電極有較大的電流ids流過(guò)。使半導(dǎo)體表面達(dá)到強(qiáng)反型時(shí)所需加的柵源電壓稱為閾值電壓vt。當(dāng)vgs>vt并取不同數(shù)值時(shí)，反型層的導(dǎo)電能力將改變，在的vds下也將產(chǎn)生不同的ids,實(shí)現(xiàn)柵源電壓vgs對(duì)源漏電流ids的控制。
場(chǎng)效應(yīng)管（fet）是電場(chǎng)效應(yīng)控制電流大小的單極型半導(dǎo)體器件。在其輸入端基本不取電流或電流極小，具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、制造工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中被應(yīng)用。
fet和雙極型三極管相類似，電極對(duì)應(yīng)關(guān)系是bg、es、cd；由fet組成的放大電路也和三極管放大電路相類似，三極管放大電路基極回路一個(gè)偏置電流（偏流），而fet放大電路的場(chǎng)效應(yīng)管柵極沒(méi)有電流，fet放大電路的柵極回路一個(gè)合適的偏置電壓（偏壓）。
fet組成的放大電路和三極管放大電路的主要區(qū)別：場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件，靠柵源的電壓變化來(lái)控制漏極電流的變化，放大作用以跨導(dǎo)來(lái)；三極管是電流控制型器件，靠基極電流的變化來(lái)控制集電極電流的變化，放大作用由電流放大倍數(shù)來(lái)。
場(chǎng)效應(yīng)管放大電路分為共源、共漏、共柵極三種組態(tài)。在分析三種組態(tài)時(shí)，可與雙極型三極管的共射、共集、共基對(duì)照，體會(huì)二者間的相似與區(qū)別之處。
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