场效应晶体管
92．什么是场效应晶体管?场效应晶体管与晶体管有何区别?
答：场效应晶体管(简称场效应管)是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件。场效应晶体管是一种电压控制器件。场效应晶体管分为两类，即结型场效应晶体管和绝缘栅型场效应晶体管。
场效应晶体管有三个电极，即栅极G、源极S和漏极D，分别与晶体管的基极B、发射极E和集电极C相对应，但两种管的工作原理却有着本质的不同。
从控制作用看，晶体管是一种电流控制器件，它利用基极电流来控制集电极电流的变化。而场效应晶体管是一种电压控制器件。它利用栅源电压来控制漏极电 流的变化。晶体管的集电极电流的大小取决于基极电流的大小，而场效应晶体管的漏极电流的大小取决于栅极电压的大小。场效应晶体管的输入电阻非常高，达几百 兆欧至上千兆欧，这是晶体管所无法比拟的优点。另外，有些场效应晶体管的源极S和漏极D可以互换，耗尽型绝缘栅场效应晶体管工作时栅极电压可正可负。场效 应晶体管比晶体管的灵活性大，常用于放大、阻抗变换、振荡电路及自动保护电路中，特别适用于要求输出阻抗高、噪声低、功耗小的场合。
93．场效应晶体管有哪些种类?它们有哪些不同之处?
答：场效应晶体管有两大类，即结型场效应晶体管和绝缘栅型场效应晶体管。每种类型的场效应晶体管按导电沟道又可分为N沟道和P沟道，按工作方式又可分为增强型和耗尽型。
绝缘栅型场效应晶体管与结型场效应晶体管的不同之处在于它们的导电机构不同。绝缘栅型场效应晶体管是利用感应电荷的多少来改变导电沟道的性质，而结 型场效应晶体管则是利用导电沟道之间的耗尽区的大小来控制漏极电流的。绝缘栅型场效应晶体管可分为增强型场效应晶体管和耗尽型场效应晶体管，而结型场效应 晶体管均为耗尽型场效应晶体管。
94．各种场效应晶体管的符号、电压极性和转移特性是什么?
答：各种场效应晶体管的符号和特性比较见表1-3。
95．场效应晶体管的主要参数有哪些?
答：场效应晶体管的主要参数有：
(1)夹断电压VP当VDS为某一固定数值，IDS等于某一微小电流时，在栅、源极之间所加的偏压VDS称为夹断电压Vpo
(2)饱和漏电流IDS在栅、源极短路的条件下即VGS=0时，漏、源极之间的电压VDS>VP时的漏极电流称为饱和漏电流IDSS。
(3)击穿电压V(BR)DSO表示漏、源极之间所能承受的最高电压，即漏极饱和电流开始上升进入击穿区时的VDS。
(4)直流输入电阻RGS在漏、源极短路的条件下，栅、源极之间加一定电压时的栅、源极之间的直流电阻就是直流输入电阻RGS。
gm是衡量场效应晶体管栅、源极电压对漏极电流控制能力大小的一个参数，也是衡量放大作用的重要参数。96．结型场效应晶体管的结构和工作原理是怎样的?
答：以N沟道结型场效应晶体管为例，如图1-25所示。
结型场效应晶体管是在N型硅半导体材料左右两侧制造两个P型区形成两个PN结，把两个P区相连后引出一个电极称为栅极G。在N型硅的上下两端各引出一个电极，分别称为源极S和漏极D。两个PN结中间的N型区域称为N型导电沟道。这就构成一个N沟道结型场效应晶体管。
以N沟道为例，当VGS=0时，在漏极D和源极S之间加上一定的电压VDS，则N型半导体中多数载流子电子向漏极D移动，形成的漏极电流ID与电子 流方向相反，由D流向S。当VGS<0时，即栅极G相对源极S加负电压使PN结反偏。此时，PN结变宽，导电沟道变窄，在VDS作用下D、S之间电 流ID减小。因此，正常工作时要保持PN结处于反偏状态，在此基础上，改变VGS就可以控制漏极电流ID。
97．绝缘栅型场效应晶体管的结构和工作原理是怎样的?
答：以N沟道绝缘栅型场效应晶体管为例，如图1-26所示。
如 图所示，它是以一块低掺杂浓度、高电阻率的P型硅片作为衬底，再扩散两个高浓度掺杂的N型区，分别引出两个极称为源极S和漏极D，隔离两个N型区的间隙表 面覆盖着一层很薄的二氧化硅绝缘层，并在它上面用金属铝引出一个电极，作为栅极G。由于栅极与其他电极是绝缘的，故称它为绝缘栅型场效应晶体管。
因为栅极与半导体之间的绝缘层所用材料的不同，所以有许多类型的绝缘栅型场效应晶体管。目前应用最广泛的绝缘栅型场效应晶体管是MOSTET(MOS管)。绝缘栅型场效应晶体管除用得最广的MOS管外，还有以氮化硅为绝缘层的MNS管及以氧化铝为绝缘栅的MALS管。
N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管在制造时，由于绝缘层内有大量的正离子，在VGS=0时，由于正离子的作用，能在交界面的另一侧(N沟道)感应出较 多的负电荷，把高掺杂的N区接通，形成导电沟道，于是有较大的漏电流ID由漏极流向源极。当栅极电压的极性和大小发生改变时，沟道内被感应的电荷量也要改 变，导电沟道的宽窄也随着改变，从而使漏极电流ID随着栅源电压的变化而变化。绝缘栅型场效应晶体管的一个重要特点就是这种管子可以在正或负的栅源电压下 工作。无论栅源电压正与负，都能控制漏极电流ID的大小。
98．场效应晶体管的工作特性是怎样的?
答：场效应晶体管的工作特性包括转移特性和输出特性。场效应晶体管的输出特性是指在栅源电压υGS一定的情况下，漏极电流iD与漏源电压υDs之间 的关系，即iD=?(υDS) │υDS=常数。场效应晶体管的转移特性是指在漏源电压一定的情况下，栅源电压υGS对漏极电流iD的控制特性，即iD=?(υGS)│υDS常数。
下面以结型场效晶体管为例，分析其工作特性曲线。
(1)转移特性如图1-27a所示，它反映了栅源电压对漏极电流的控制能力。当栅源电压VGs=0时．对应的漏极电流称为饱和漏电流IDSS，VGS变负时，ID随之减小，当ID接近零时的栅极电压称为夹断电压Vp。
(2)工作特性如图1-27b所示，它反映了漏极的工作能力。其特性分为三个区域：
1)I区称为可变电阻区。在这个区域里VDS较小，沟道电阻随栅源电压VGS而改变。VGS越负ID也越小，曲线越下移，体现了栅源电压VGS控制 漏极电流ID的作用。当VGS一定时，ID随VDS的增高而增大，当VDS一定，而VGS<VP时，则漏源间的等效电阻很大，因此在这个区域内场效 应晶体管可以起一个开关作用。
2)Ⅱ区称为恒流区。当漏源电压VDS继续增高到VDS>│VP│时，漏极电流ID达到饱和值后基本不变，在这个区域里对不同的VGS，漏极特性曲线近似于平行，所以该区域是场效应晶体管的线性放大区。
3)Ⅲ区称为击穿区。如果VDS继续增高使PN结超过它所能承受的电压极限而被击穿，漏极电流ID迅速上升，若不加以控制，管子会损坏，所以不允许场效应晶体管工作在该区。
99．使用场效应晶体管时有哪些注意事项?
答：在使用场效应晶体管时除了注意不要使其主要参数超过允许值外，对于绝缘栅型场效应晶体管还应特别注意由于感应电压过高而造成的击穿问题。
一般在使用场效应晶体管时应注意以下几点：
(1)在使用场效应晶体管时，要注意不同类型的栅、源、漏各极电压的极性。保证电压和电流不超过最大允许值。
(2)为了防止栅极击穿，要求一切测试仪器、电烙铁都必须有外接地线。焊接时，用带有接地线的小功率烙铁焊接，或切断电源后利用余热焊接。焊接时还应当先焊源极后焊栅极。
(3)绝缘栅场效应晶体管由于输入电阻极高，故不能在开路状态下保存。即无论管子使用与否，都应将三个电极短路或用铝(锡)箔包好，不要用手指触摸以防止感应电动势将栅极击穿。结型场效应晶体管可以在开路状态下保存。
(4)场效应晶体管(包括结型和绝缘栅型)的漏极与源极通常制成对称的，漏极和源极可以互换使用。但是有的绝缘栅型场效应晶体管在制造时已把源极和 衬底连接在一起了，所以这种管子的源极和漏极就不能互换。有的管子则将衬底单独引出一个管脚，形成四个管脚。一般情况P衬底接低电位，N衬底接高电位。另 外，由于陶瓷封装的芝麻型管有光敏特性，使用时应注意避光。
100．如何识别场效应晶体管的管脚?
答：测量场效应晶体管的管脚可以用万用表的R×lkΩ档进行测试。试探结型场效应晶体管栅极的方法是将万用表的红表笔接一个管脚，黑表笔分别去接另外两个管脚。如果两次测出的结果相同，所测的阻值都很大或所测的阻值都很小，则可判断出红表笔所接的管脚为栅极。