場效應管(FET),場效應管(FET)是什么意思

場效應管和雙極晶體管不同，僅以電子或空穴中的一種載子動作的晶體管。按照結構、原理可以分為：

．接合型場效應管

．MOS型場效應管

接合型場效應管（結型FET）

原  理

N通道接合型場效應管如圖所示，以P型半導體的柵極從兩側夾住N型半導體的結構。將PN接合面上外加反向電壓時所產生的空乏區域用于電流控制。

N型結晶區域的兩端加上直流電壓時，電子從源極流向漏極。電子所通過的通道寬度由從兩側面擴散的P型區域以及加在該區域上的負電壓所決定。

加強負的柵極電壓時，PN接合部分的空乏區域擴展到通道中，而縮小通道寬度。因此，以柵極電極的電壓可以控制源極-漏極之間的電流。

用 途

即使柵極電壓為零，也有電流流通，因此用于恒定電流源或因低噪音而用于音頻放大器等。

結型FET的圖形記號

結型FET的動作原理（N通道）

MOS型場效應管

原  理   

即使是夾住氧化膜（O）的金屬（M）與半導體（S）的結構（MOS結構），如果在（M）與半導體（S）之間外加電壓的話，也可以產生空乏層。再加上較高的電壓時，氧華膜下能積蓄電子或空穴，形成反轉層。將其作為開關利用的即為MOSFET。

在動作原理圖上，如果柵極電壓為零，則PN接合面將斷開電流，使得電流在源極、漏極之間不流通。如果在柵極舊外加正電壓的話，則P型半導體的空穴將從柵極下的氧化膜-P型半導體的表面被驅逐，而形成空乏層。而且，如果再提高柵極電壓的話，電子將被吸引表表面，而形成較薄的N型反轉層，由此源杖（N型）和漏極（N型）之間連接，使得電流流通。

用  途

因其結構簡單、速度快，且柵極驅動簡單、具有耐破壞力強等特征，而且使用微細加工技術的話，即可直接提高性能，因此被廣泛使用于由LSI的基礎器件等高頻器件到功率器件（電力控制器件）等的領域中。

MOS FET的圖形記號

MOS FET的動作原理（N通道）

常用場效用管

1、MOS場效應管

即金屬-氧化物-半導體型場效應管，英文縮寫為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor

Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻（最

高可達1015Ω）。它也分N溝道管和P溝道管，符號如圖1所示。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據導電方式的不同，MOSFET又分增強型、

耗盡型。所謂增強型是指：當VGS=0時管子是呈截止狀態，加上正確的VGS后，多數載流子被吸引到柵極，從而“增強”了該區域的載流子，形成導電溝道。

耗盡型則是指，當VGS=0時即形成溝道，加上正確的VGS時，能使多數載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，使管子轉向截止。

以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區N+和漏擴散區N+，再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內部連通，二者總保持等電

位。圖1（a）符號中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道。當漏接電源正極，源極接電源負極并使VGS=0時，溝道電流（即漏極電

流）ID=0。隨著VGS逐漸升高，受柵極正電壓的吸引，在兩個擴散區之間就感應出帶負電的少數載流子，形成從漏極到源極的N型溝道，當VGS大于管子的

開啟電壓VTN（一般約為+2V）時，N溝道管開始導通，形成漏極電流ID。

國產N溝道MOSFET的典型產品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）。它們的管腳排列（底視圖）見圖2。

MOS場效應管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電，而少量電荷就可在極間電容上形

成相當高的電壓（U=Q/C），將管子損壞。因此了廠時各管腳都絞合在一起，或裝在金屬箔內，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時，全部引

線也應短接。在測量時應格外小心，并采取相應的防靜電感措施。

MOS場效應管的檢測方法

（1）．準備工作 測量之前，先把人體對地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開，然后拆掉導線。

（2）．判定電極

將萬用表撥于R×100檔，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大，證明此腳就是柵極G。交換表筆重測量，S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千

歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極，紅表筆接的是S極。日本生產的3SK系列產品，S極與管殼接通，據此很容易確定S極。

（3）．檢查放大能力（跨導）

將G極懸空，黑表筆接D極，紅表筆接S極，然后用手指觸摸G極，表針應有較大的偏轉。雙柵MOS場效應管有兩個柵極G1、G2。為區分之，可用手分別觸摸

G1、G2極，其中表針向左側偏轉幅度較大的為G2極。 目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護二極管，平時就不需要把各管腳短路了。

MOS場效應晶體管使用注意事項。

MOS場效應晶體管在使用時應注意分類，不能隨意互換。MOS場效應晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿，使用時應注意以下規則： 

MOS器件出廠時通常裝在黑色的導電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個塑料袋裝。也可用細銅線把各個引腳連接在一起，或用錫紙包裝 

取出的MOS器件不能在塑料板上滑動，應用金屬盤來盛放待用器件。 

焊接用的電烙鐵必須良好接地。 

在焊接前應把電路板的電源線與地線短接，再MOS器件焊接完成后在分開。 

MOS器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機時順序相反。 

電路板在裝機之前，要用接地的線夾子去碰一下機器的各接線端子，再把電路板接上去。 

MOS場效應晶體管的柵極在允許條件下，最好接入保護二極管。在檢修電路時應注意查證原有的保護二極管是否損壞。

2、VMOS場效應管

VMOS場效應管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應管，其全稱為V型槽MOS場效應管。它是繼MOSFET之后新發展起來的高效、功率開關器

件。它不僅繼承了MOS場效應管輸入阻抗高（≥108W）、驅動電流小（左右0.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大

（1.5A～100A）、輸出功率高（1～250W）、跨導的線性好、開關速度快等優良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管之優點集于一身，因此在電壓

放大器（電壓放大倍數可達數千倍）、功率放大器、開關電源和逆變器中正獲得廣泛應用。

眾所周知，傳統的MOS場效應管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同，從左下圖上可以

看出其兩大結構特點:第一，金屬柵極采用V型槽結構；第二，具有垂直導電性。由于漏極是從芯片的背面引出，所以ID不是沿芯片水平流動，而是自重摻雜N+

區（源極S）出發，經過P溝道流入輕摻雜N-漂移區，最后垂直向下到達漏極D。電流方向如圖中箭頭所示，因為流通截面積增大，所以能通過大電流。由于在柵

極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應管。

國內生產VMOS場效應管的主要廠家有877廠、天津半導體器件四廠、杭州電子管廠等，典型產品有VN401、VN672、VMPT2等。

VMOS場效應管的檢測方法

（1）．判定柵極G 將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻。若發現某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大，并且交換表筆后仍為無窮大，則證明此腳為G極，因為它和另外兩個管腳是絕緣的。

（2）．判定源極S、漏極D 由圖1可見，在源-漏之間有一個PN結，因此根據PN結正、反向電阻存在差異，可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻，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，此時黑表筆的是S極，紅表筆接D極。

（3）．測量漏-源通態電阻RDS（on）將G-S極短路，選擇萬用表的R×1檔，黑表筆接S極，紅表筆接D極，阻值應為幾歐至十幾歐。

由于測試條件不同，測出的RDS（on）值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用500型萬用表R×1檔實測一只IRFPC50型VMOS管，RDS

（on）=3.2W，大于0.58W（典型值）。

（4）．檢查跨導 將萬用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極，黑表筆接D極，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應有明顯偏轉，偏轉愈大，管子的跨導愈高。

注意事項：          

VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數產品屬于N溝道管。對于P溝道管，測量時應交換表筆的位置。 

有少數VMOS管在G-S之間并有保護二極管，本檢測方法中的1、2項不再適用。 

目前市場上還有一種VMOS管功率模塊，專供交流電機調速器、逆變器使用。例如美國IR公司生產的IRFT001型模塊，內部有N溝道、P溝道管各三只，構成三相橋式結構。 

現在市售VNF系列（N溝道）產品，是美國Supertex公司生產的超高頻功率場效應管，其最高工作頻率fp=120MHz，IDSM=1A，PDM=30W，共源小信號低頻跨導gm=2000μS。適用于高速開關電路和廣播、通信設備中。 

使用VMOS管時必須加合適的散熱器后。以VNF306為例，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后，最大功率才能達到30W

8、場效應管與晶體管的比較       

場效應管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，應選用場效應管；而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應選用晶體管。 

場效應管是利用多數載流子導電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電。被稱之為雙極型器件。 

有些場效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比晶體管好。 

場效應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效應管集成在一塊硅片上，因此場效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用。

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