目前存在的兩種主要類型的場效應管是：JFET和MOSFET。

MOSFET可進一步分為耗盡型和增強型。這兩種類型都定義了MOSFET的基本工作模式，而術語MOSFET本身是金屬氧化物半導體場效應晶體管的縮寫。

由于這兩種類型具有不同的工作特性，我們將在不同的文章中分別評估它們。

增強型和耗盡型MOSFET之間的區(qū)別

基本上，與增強型MOSFET不同，耗盡型MOSFET即使在柵源端兩端存在0 V電壓時也處于導通狀態(tài)（V一般事務人員）。

對于增強型MOSFET，柵源電壓（VGS）必須高于其柵源閾值電壓（VGS（th））才能使其導通。

但是，對于N溝道耗盡MOSFET，其VGS（th）值高于0 V。這意味著即使V一般事務人員= 0

V，耗盡型MOSFET能夠傳導電流。要關閉它，V一般事務人員的耗盡MOSFET需要降低到VGS（th）（負）以下。

在本文中，我們將討論耗盡型MOSFET，據說其特性與JFET相匹配。相似性是I附近的截止和飽和之間DSS。

基本建設

圖5.23顯示了n溝道耗盡型MOSFET的基本內部結構。

我們可以找到一塊使用硅基創(chuàng)建的p型材料。該塊稱為基板。

基板是構建MOSFET的基座或基礎。對于某些MOSFET，它與“源極”端子內部連接。此外，許多器件以SS的形式提供額外的輸出，具有4端子MOSFET，如圖5.23所示。

漏極和源極端子通過導電觸點連接到n摻雜位置，并通過n通道連接，如圖所示。

柵極也連接到金屬層，盡管它通過一層細小的二氧化硅（SiO）與n溝道絕緣2）。

二氧化硅2具有一種稱為電介質的獨特形式的絕緣性能，它響應外部施加的電場，在自身內部產生相反的電場。

作為絕緣層，材料SiO是2為我們提供以下重要信息：

使用這種材料在柵極端子和MOSFET溝道之間實現了完全隔離。

而且，這是因為SiO2，MOSFET 的柵極能夠具有極高的輸入阻抗。

由于這種至關重要的高輸入阻抗特性，柵極電流IG對于任何直流偏置 MOSFET 配置，電流幾乎為零。

基本操作和特點

如圖5.24所示，通過將兩個端子連接在一起，柵極到源極電壓已配置為零伏，而電壓VDS應用于漏極和源極。

通過上述設置，漏極側通過n溝道自由電子建立正電位，以及通過JFET溝道的等效電流。此外，產生的電流V一般事務人員= 0V 仍被標識為

IDSS，如圖所示。5.25

我們可以看到，在圖5.26中柵極源電壓V一般事務人員以-1V的形式被賦予負電位。

這種負電位試圖迫使電子朝向p溝道襯底（因為電荷排斥），并從p溝道襯底上拉出空穴（因為相反的電荷吸引）。

取決于這個負偏置 V 的大小一般事務人員是，空穴和電子的復合發(fā)生，導致可用于傳導的n通道中的自由電子減少。負偏差水平越高，復合率越高。

因此，隨著上述負偏置條件的增加，漏極電流會降低，圖5.25證明V的漏極電流一般事務人員V 的水平一般事務人員= -1、-2 等，直到 -6V

的夾斷標記。

因此，漏極電流以及傳輸曲線圖與JFET一樣進行。

現在，對于正 V一般事務人員值，由于反向漏電流，柵極正極將從p型襯底吸引多余的電子（自由載流子）。這將通過加速粒子之間的碰撞來建立新的載流子。

由于柵源電壓趨于以正速率上升，漏極電流會迅速增加，如圖5.25所示，原因與上述相同。

V曲線之間的差距一般事務人員= 0V 和 V一般事務人員= +1 清楚地顯示了由于 V 的 1 - V 變化而導致電流增加的量一般事務人員

由于漏極電流的快速上升，我們必須注意最大額定電流，否則可能會超過正柵極電壓限制。

例如，對于圖5.25中描述的設備類型，應用V一般事務人員= +4V會導致漏極電流上升至22.2 mA，可能超過器件的最大擊穿限值（電流）。

上述條件表明，使用正柵源電壓對通道中自由載流子的數量產生增強的影響，而不是當V一般事務人員= 0V。

這就是為什么漏極或傳輸特性上的正柵極電壓區(qū)域通常稱為增強區(qū)域的原因。該區(qū)域位于I的截止值和飽和度之間DSS或耗盡區(qū)域。

解決示例問題

優(yōu)勢與應用

與增強型MOSFET相比，我們發(fā)現漏極電流在柵源電壓為零時降至零，而現代耗盡模式FET具有明顯的電流，柵極電壓為零。確切地說，漏源電阻在零電壓下通常為100歐姆。

如上圖所示，導通電阻

rds（開）與模擬信號范圍相比，響應幾乎是平坦的。這一特性與這些高級耗盡型器件的低電容水平相結合，使其成為音頻和視頻切換應用模擬開關的理想選擇。

耗盡模式 MOSFET 的“常導通”屬性使該器件非常適合單個 FET 電流穩(wěn)壓器。

下圖中可以看到一個這樣的示例電路。

Rs 值可以使用以下公式確定：

Rs= VGS關閉［ 1 - （ ID/我DSS）1/2］ / ID

哪里我D是輸出端所需的調節(jié)電流量。

耗盡型MOSFET在電流源應用中的主要優(yōu)點是其最小的漏極電容，這使得它們適合低輸入漏電流、中速（》50 V/us）電路中的偏置應用。

下圖顯示了采用雙低漏電功能FET的低輸入漏電流差分前端。

一般來說，JFET的任一側都會在ID = 500 uA時偏置。因此，充電補償和雜散電容可獲得的電流被限制為2ID，在這種情況下，限制為1.0

mA。JFET的相應功能經過生產驗證，并在數據表上得到保證。

Cs

表示輸入級“尾部”電流源的輸出電容。該電容在同相放大器中至關重要，因為輸入級在整個網絡中經歷大量的信號交換，并且Cs中的充電電流可能很大。如果使用正常電流源，該尾電容可能是導致同相電路中明顯壓擺率下降的原因（與反相應用相比，其中Cs中的充電電流往往很?。?/p>

壓擺率的下降可以表示為：

1 / 1+ （銫/鈰）

只要Cs低于Cc（補償電容），壓擺率幾乎不會有任何變化。使用DMOS FET，Cs可以達到2 pF左右。這種策略極大地改善了壓擺率。如果需要高于 1

至 5 mA 的電流不足，可將器件偏置至增強模式，以產生高達 20 mA 的電流，最大 V一般事務人員+2.5 V，最小輸出電容仍然是關鍵方面。

下面的下一個應用展示了一個合適的增強模式電流源電路。

可以構建“常導”模擬開關，以滿足在電源電壓故障期間需要標準條件的要求，例如自動校準測試工具或確保在開關導通時準確啟動邏輯電路。

該器件降低的負閾值電壓提供了基本的驅動先決條件，并允許以最小電壓工作。

下面的電路演示了任何耗盡模式DMOS模擬開關的常見偏置因素。

為了使器件關斷，柵極上必須有一個負電壓。話雖如此，當FET使用正柵極電壓額外增強時，導通電阻可以最小化，使其專門用于增強模式區(qū)域和耗盡模式區(qū)域。

下圖中可以看到此響應。

該器件的高頻增益及其低電容值提供了更高的“品質因數”。它確實是VHF和UHF放大中的關鍵元件，它指定了FET的增益帶寬積（GBW），可以描述為：

GBW = gfs / 2π（C在+ C外）

p溝道耗盡型MOSFET

p溝道耗盡型MOSFET的結構與圖5.23所示的n溝道版本完全相反。這意味著，基板現在采用n型的形式，通道變?yōu)閜型，如下面的圖5.28a所示。

端子標識保持不變，但電壓和電流極性相反，如圖所示。漏極特性與圖5.25所示完全相同，但V除外DS符號，在這種情況下將獲得負值。

漏極電流ID在這種情況下也顯示出正極性，那是因為我們已經顛倒了它的方向。V一般事務人員顯示相反的極性，這是可以理解的，如圖5.28c所示。

因為V一般事務人員反轉產生傳輸特性的鏡像，如圖5，28b所示。

這意味著，漏極電流在正V中增加一般事務人員從V處的截止點開始的區(qū)域一般事務人員= Vp 直到我DSS，然后它繼續(xù)上升為 V

的負值一般事務人員上升。

符號

n溝道和p溝道耗盡型MOSFET的圖形符號可以在上圖中看到。5.29.

觀察所選符號旨在表示設備真實結構的方式。

柵極和通道之間沒有直接互連（由于柵極絕緣）由柵極和符號的不同端子之間的間隙表示。

代表溝道的垂直線連接在漏極和源極之間，并由基板“固定”。

上圖中為每種類型的通道提供了兩組符號，以強調在某些設備中，基板可以從外部訪問，而在另一些設備中可能看不到。

場效應管（增強型）

雖然耗盡型和增強型MOSFET的內部結構和功能模式看起來相似，但它們的特性可能大不相同。

主要區(qū)別在于漏極電流取決于用于切斷動作的特定柵源電壓水平。

確切地說，n溝道增強型MOSFET可以在正柵極/源極電壓下工作，而不是通常會影響耗盡型MOSFET的一系列負電位。

基本建設

您可以在下圖

中可視化n溝道增強型MOSFET。5.31.

p型材料部分是通過硅基創(chuàng)建的，并且在將其稱為襯底之前所了解的。

在某些情況下，該基板在耗盡型MOSFET中與源極引腳內部連接，而在某些情況下，它作為第四根引線端接，以實現對其電位電平的外部控制。

源極和漏極端子像往常一樣使用金屬觸點連接到n摻雜區(qū)域。

但是，在圖中將其可視化可能很重要。5.31 兩個N摻雜區(qū)域之間的通道缺失。

這可以被認為是耗盡型和增強型MOSFET內部布局之間的根本區(qū)別，即缺少本應是器件一部分的固有通道。

碳化硅2可以看到層仍然普遍存在，這確保了柵極端子的金屬基座與漏極和源極之間的區(qū)域之間的隔離。然而，在這里可以看到它與p型材料部分分開站立。

從上面的討論中，我們可以得出結論，耗盡和增強MOSFET的內部布局可能有一些相似之處，除了增強型MOSFET的漏極/源極之間缺少通道。

基本操作和特點

用于增強型MOSFET，當在其V處引入0

V時一般事務人員，由于缺少n溝道（已知攜帶大量自由載流子）導致電流輸出為零，這與耗盡型MOSFET完全不同，具有ID= IDSS.

在這種情況下，由于漏極/源極的路徑缺失，大量電子形式的載流子無法在漏極/源極積聚（由于n摻雜區(qū)域）。

在V處應用一些正電位DS，帶

V一般事務人員設置為零伏，SS端子與源極端子短路，我們實際上在n摻雜區(qū)域和p基板之間發(fā)現了幾個反向偏置的p-n結，以實現任何明顯的導通，通過漏極到源極。

在圖內。5.32 顯示 V 的條件DS和 V一般事務人員施加一些高于 0 V 的正電壓，使漏極和柵極相對于源極處于正電位。

柵極處的正電位推動p基板上沿SiO邊緣的孔2層離開該位置并更深入地進入p基底的區(qū)域，如上圖所示。發(fā)生這種情況是因為相互排斥的類似電荷。

這導致在SiO附近產生耗盡區(qū)域2無孔的絕緣層。

盡管如此，作為材料的少數載流子的p襯底電子被拉向正柵極并開始聚集在靠近SiO表面的區(qū)域。2層。

由于SiO的絕緣性能2層負載流子允許負載流子在柵極端子處被吸收。

隨著我們增加 V 的水平一般事務人員，電子密度接近SiO2表面也增加，直到最終誘導的n型區(qū)域能夠允許跨漏極/源極的可量化傳導。

五世一般事務人員導致漏極電流最佳增加的幅度稱為閾值電壓，用符號VT表示。在數據表中，您將能夠將其視為 V總（千）。

如上所述，由于 V 處沒有通道一般事務人員= 0，并且隨著正柵源電壓應用的“增強”，這種類型的MOSFET被稱為增強型MOSFET。

您會發(fā)現耗盡型和增強型MOSFET都具有增強型區(qū)域，但術語增強用于后者，因為它專門使用增強工作模式。

現在，當V一般事務人員被推超過閾值，自由載流子的濃度將在誘導它的通道中提高。這會導致漏極電流增加。

另一方面，如果我們保持

V一般事務人員常數并增加VDS（漏源電壓）水平，這將最終導致MOSFET達到其飽和點，這通常也會發(fā)生在任何JFET或耗盡MOSFET上。

如圖所示。5.33 漏極電流ID借助夾斷過程趨于平穩(wěn)，由朝向感應通道漏極端的較窄通道指示。

通過將基爾霍夫電壓定律應用于圖中MOSFET的端電壓。5.33，我們得到：

如果 V一般事務人員保持恒定為特定值，例如 8 V 和 VDS從 2 V 升高到 5 V，電壓 V危險品方程5.11從-6 V下降到-3

V，柵極電位相對于漏極電壓越來越小。

這種響應禁止自由載流子或電子被拉向感應通道的該區(qū)域，這反過來又導致通道的有效寬度下降。

最終，通道寬度減小到夾斷點，達到類似于我們在之前的耗盡MOSFET文章中已經學到的飽和條件。

意思是，增加 VDS任何進一步的固定 V一般事務人員不影響 I 的飽和度D，直到達到故障情況。

查看圖 5.34，我們可以確定圖 5.33 中的 MOSFET 具有 V一般事務人員= 8 V，飽和發(fā)生在 VDS電平為 6

V。準確地說，VDS飽和度與應用的 V 相關聯一般事務人員級別依據：

毫無疑問，它因此意味著當 VT值是固定的，增加V的水平一般事務人員將成比例地導致 V 的飽和度更高DS通過飽和水平的軌跡。

參考上圖所示的特性，VT電平為2 V，漏極電流已降至0 mA這一事實就可以看出這一點。

因此，通常我們可以說：

當VGS值小于增強型MOSFET的閾值電平時，其漏極電流為0 mA。

從上圖中我們也可以清楚地看到，只要V.一般事務人員從 V 提高到更高T至 8 V，I 的相應飽和水平D也從 0 增加到 10 mA 電平。

此外，我們可以進一步注意到 V 之間的空間一般事務人員水平隨著 V 值的增加而增加一般事務人員，導致漏極電流無限上升。

我們發(fā)現漏極電流值與V的柵源電壓有關。一般事務人員通過以下非線性關系大于 VT 的水平：

方括號所示的項是負責I之間非線性相關性的項D和 V一般事務人員。

術語k是一個常數，是MOSFET布局的函數。

我們可以通過以下等式找出這個常數 k 的值：

其中 ID（開）和 V廣東（上）每個值都專門取決于設備的特性。

在下圖中。5.35 下面我們發(fā)現漏極和轉移特性一個并排排列，以闡明彼此之間的轉移過程。

基本上，它類似于前面解釋的JFET和耗盡型MOSFET的過程。

但是，對于本例，我們必須記住，V的漏極電流為0 mA一般事務人員VT.

在這里我D可能會看到明顯的電流量，根據公式 5.13 確定，電流會增加。

請注意，在從漏極特性定義傳遞特性上的點時，我們只考慮飽和度水平。這會將操作區(qū)域限制為高于方程 （5.12） 確定的飽和水平的 VDS 值。

p溝道增強型MOSFET

p溝道增強型MOSFET的結構如圖所示。5.37a 與圖 中顯示的正好相反。5.31.

這意味著，現在你會發(fā)現n型基板和p摻雜區(qū)域在漏極和源極接頭下方。

端子繼續(xù)保持既定狀態(tài)，但每個電流方向和電壓極性都相反。

漏極特性如圖所示。5.37c，具有不斷增加的電流量，由V的連續(xù)更負的幅度引起一般事務人員。

轉移特性將是鏡像印象（圍繞 ID軸）的傳遞曲線。5.35，有我D隨著 V 的負值越來越多而增加一般事務人員以上 VT，如圖所示。5.37b. 公式

（5.11） 至 （5.14） 同樣適用于 p 溝道器件。