場(chǎng)效應管是只要一種載流子參與導電，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件。有N溝道器件和P溝道器件。有結型場(chǎng)效應三極管JFET(Junction Field Effect Transister)和絕緣柵型場(chǎng)效應三極管IGFET之分。IGFET也稱(chēng)金屬-氧化物-半導體三極管MOSFET。

MOS場(chǎng)效應管有加強型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗盡型(MOS或DMOS）兩大類(lèi)，每一類(lèi)有N溝道和P溝道兩種導電類(lèi)型。場(chǎng)效應管有三個(gè)電極：D(Drain) 稱(chēng)為漏極，相當雙極型三極管的集電極；G(Gate) 稱(chēng)為柵極，相當于雙極型三極管的基極；S(Source) 稱(chēng)為源極，相當于雙極型三極管的發(fā)射極。

加強型MOS(EMOS)場(chǎng)效應管道加強型MOSFET根本上是一種左右對稱(chēng)的拓撲構造，它是在P型半導體上生成一層SiO2 薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個(gè)高摻雜的N型區，從N型區引出電極，一個(gè)是漏極D，一個(gè)是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極 G。P型半導體稱(chēng)為襯底(substrat)，用符號B表示。

工作原理
1．溝道構成原理當Vgs=0 V時(shí)，漏源之間相當兩個(gè)背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓，不會(huì )在D、S間構成電流。

當柵極加有電壓時(shí)，若0＜Vgs＜Vgs(th)時(shí)（VGS(th) 稱(chēng)為開(kāi)啟電壓），經(jīng)過(guò)柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的P型半導體中的空穴向下方排擠，呈現了一薄層負離子的耗盡層。耗盡層中的少子將向表層運動(dòng)，但數量有限，缺乏以構成溝道，所以依然缺乏以構成漏極電流ID。

進(jìn)一步增加Vgs，當Vgs＞Vgs(th)時(shí)，由于此時(shí)的柵極電壓曾經(jīng)比擬強，在靠近柵極下方的P型半導體表層中匯集較多的電子，能夠構成溝道，將漏極和源極溝通。假如此時(shí)加有漏源電壓，就能夠構成漏極電流ID。在柵極下方構成的導電溝道中的電子，因與P型半導體的載流子空穴極性相反，故稱(chēng)為反型層（inversion layer）。隨著(zhù)Vgs的繼續增加，ID將不時(shí)增加。

在Vgs=0V時(shí)ID=0，只要當Vgs＞Vgs(th)后才會(huì )呈現漏極電流，這種MOS管稱(chēng)為加強型MOS管。

VGS對漏極電流的控制關(guān)系可用iD=f(vGS)|VDS=const這一曲線(xiàn)描繪，稱(chēng)為轉移特性曲線(xiàn)，見(jiàn)圖。

轉移特性曲線(xiàn)斜率gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制造用。 gm 的量綱為mA/V，所以gm也稱(chēng)為跨導。

跨導的定義式如下：gm=△ID/△VGS|(單位mS)

2． Vds對溝道導電才能的控制

當Vgs＞Vgs(th)，且固定為某一值時(shí)，來(lái)剖析漏源電壓Vds對漏極電流ID的影響。Vds的不同變化對溝道的影響如圖所示。

依據此圖能夠有如下關(guān)系:

VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGSVGD=VGS—VDS

當VDS為0或較小時(shí)，相當VGD＞VGS(th)，溝道呈斜線(xiàn)散布。在緊靠漏極處，溝道到達開(kāi)啟的水平以上，漏源之間有電流經(jīng)過(guò)。

當VDS 增加到使VGD=VGS(th)時(shí)，相當于VDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開(kāi)啟的狀況，稱(chēng)為預夾斷，此時(shí)的漏極電流ID根本飽和。

當VDS增加到 VGD

當VGS＞VGS(th)，且固定為某一值時(shí)，VDS對ID的影響，即iD=f(vDS)|VGS=const這一關(guān)系曲線(xiàn)如圖02.16所示。

這一曲線(xiàn)稱(chēng)為漏極輸出特性曲線(xiàn)。

1． 非飽和區非飽和區又稱(chēng)可變電阻區，是溝道未被預夾斷的工作區。由不等式VGS>VGS(th)、VDS

2．飽和區飽和區又稱(chēng)放大區，是溝道預夾斷后所對應的工作區。由不等式VGS>VGS(th)、VDS>VGS-VGS(th) 限定。漏極電流表達式：

在這個(gè)工作區內，ID受VGS控制。思索厄爾利效應的ID表達式：

3．截止區和亞閾區VGS

4．擊穿區當VDS 增大到足以使漏區與襯底間PN結引發(fā)雪崩擊穿時(shí)，ID疾速增加，管子進(jìn)入擊穿區。

P溝道MOS場(chǎng)效應管

在N型襯底中擴散兩個(gè)P+區，分別做為漏區和源區，并在兩個(gè)P+之間的SiO2絕緣層上掩蓋柵極金屬層，就構成了P溝道MOS管。

耗盡型MOS（DMOS）場(chǎng)效應管

N 溝道耗盡型MOSFET的構造和符號如圖3-5所示，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當VGS=0時(shí)，這些正離子曾經(jīng)感應出反型層，構成了溝道。于是，只需有漏源電壓，就有漏極電流存在。當VGS＞0時(shí)，將使ID進(jìn)一步增加。VGS＜0時(shí)，隨著(zhù)VGS的減小漏極電流逐步減小，直至ID=0。對應ID=0的VGS稱(chēng)為夾斷電壓，用符號VGS(off)表示，有時(shí)也用VP表示。N溝道耗盡型MOSFET的轉移特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖所示。

N溝道耗盡型MOSFET的構造和轉移特性曲線(xiàn)

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完整相同，只不過(guò)導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這好像雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。

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