场效应管工作原理和场效应管如何分类
场效应管工作原理
mos场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下mos 场效应管的工作原理。
mos 场效应管也被称为mos fet， 既metal oxide semiconductor field effect
transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型mos
场效应管，其内部结构见图5。它可分为npn型pnp型。npn型通常称为n沟道型，pnp型也叫p沟道型。由图可看出，对于n沟道的场效应管其源极和漏极接在n型半导体上，同样对于p沟道的场效应管其源极和漏极则接在p型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。
场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个p—n结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（p端接正极，n端接负极）时，二极管导通，其pn结有电流通过。这是因为在p型半导体端为正电压时，n型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的p型半导体端，而p型半导体端内的正电子则朝n型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（p端接负极，n端接正极）时，这时在p型半导体端为负电压，正电子被聚集在p型半导体端，负电子则聚集在n型半导体端，电子不移动，其pn结没有电流通过，二极管截止。
对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在n沟道的mos
场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时n型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个n沟道之间的p型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个n型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了p沟道的mos
场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。
下面简述一下用c-mos场效应管（增强型mos
场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型p沟道mos场效应管和一个增强型n沟道mos场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，p沟道mos场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，n沟道mos场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，p沟道mos场效应管和n沟道mos场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0v，通常在栅极电压小于1到2v时，mos场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，
使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
由以上分析我们可以画出原理图中mos场效应管电路部分的工作过程（见图10）。工作原理同前所述。
场效应晶体管（field effect transistor缩写（fet））简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子，即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电，因此称为双极型晶体管，而fet仅是由多数载流子参与导电，它与双极型相反，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（jfet）因有两个pn结而得名，绝缘栅型场效应管（jgfet）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是mos场效应管，简称mos管（即金属-氧化物-半导体场效应管mosfet）；此外还有pmos、nmos和vmos功率场效应管，以及最近刚问世的πmos场效应管、vmos功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和p沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和mos场效应晶体管。而mos场效应晶体管又分为n沟耗尽型和增强型；p沟耗尽型和增强型四大类。见下图。
二、场效应三极管的型号命名方法 现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母j代表结型场效应管，o代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料，d是p型硅，反型层是n沟道；c是n型硅p沟道。例如，3dj6d是结型n沟道场效应三极管，3do6c 是绝缘栅型n沟道场效应三极管。
第二种命名方法是cs××#，cs代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如cs14a、cs45g等。
三、场效应管的参数 场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数：
1、i dss — 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压u gs=0时的漏源电流。
2、up — 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。
3、ut — 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。
4、gm — 跨导。是表示栅源电压u gs — 对漏极电流i d的控制能力，即漏极电流i d变化量与栅源电压ugs变化量的比值。gm 是衡量场效应管放大能力的重要参数。
5、buds — 漏源击穿电压。是指栅源电压ugs一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于buds。
6、pdsm — 最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于pdsm并留有一定余量。
7、idsm — 最大漏源电流。是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过idsm
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场效应管，其内部结构见图5。它可分为npn型pnp型。npn型通常称为n沟道型，pnp型也叫p沟道型。由图可看出，对于n沟道的场效应管其源极和漏极接在n型半导体上，同样对于p沟道的场效应管其源极和漏极则接在p型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。
场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个p—n结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（p端接正极，n端接负极）时，二极管导通，其pn结有电流通过。这是因为在p型半导体端为正电压时，n型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的p型半导体端，而p型半导体端内的正电子则朝n型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（p端接负极，n端接正极）时，这时在p型半导体端为负电压，正电子被聚集在p型半导体端，负电子则聚集在n型半导体端，电子不移动，其pn结没有电流通过，二极管截止。
对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在n沟道的mos
场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时n型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个n沟道之间的p型半导体中（见图7b），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个n型半导体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大小决定。图8给出了p沟道的mos
场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。
下面简述一下用c-mos场效应管（增强型mos
场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型p沟道mos场效应管和一个增强型n沟道mos场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，p沟道mos场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，n沟道mos场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，p沟道mos场效应管和n沟道mos场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0v，通常在栅极电压小于1到2v时，mos场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，
使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
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场效应晶体管（field effect transistor缩写（fet））简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子，即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电，因此称为双极型晶体管，而fet仅是由多数载流子参与导电，它与双极型相反，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
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第二种命名方法是cs××#，cs代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如cs14a、cs45g等。
三、场效应管的参数 场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但一般使用时关注以下主要参数：
1、i dss — 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压u gs=0时的漏源电流。
2、up — 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。
3、ut — 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。
4、gm — 跨导。是表示栅源电压u gs — 对漏极电流i d的控制能力，即漏极电流i d变化量与栅源电压ugs变化量的比值。gm 是衡量场效应管放大能力的重要参数。
5、buds — 漏源击穿电压。是指栅源电压ugs一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于buds。
6、pdsm — 最大耗散功率。也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于pdsm并留有一定余量。
7、idsm — 最大漏源电流。是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过idsm
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