場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)際上比晶體三極管完了1~2年才出來(lái)，但是真正做出那種mos場(chǎng)效應(yīng)管的話要晚了十年，上世紀(jì)60年代出來(lái)的，它的出現(xiàn)使得我們的電子技術(shù)產(chǎn)生了大進(jìn)步。

因?yàn)閙os管不費(fèi)電，它消耗的功率特別小，如果功率大的話，大規(guī)模集成，功率就是你的瓶頸，散熱不行，集成度越高，散熱越難，在某些方面比晶體三極管要強(qiáng)。

1-4場(chǎng)效應(yīng)管（FET）

概述：它的基本原理是靠“電場(chǎng)效應(yīng)”來(lái)控制這個(gè)管，電場(chǎng)效應(yīng)相比于BJT用電流控制，它的好處就在于它基本是沒(méi)有電流的，沒(méi)有電流的話基本上沒(méi)有功率付出，從控制回路上看我消耗的功率非常非常小，而且它的輸入電阻非常高；另外，與BJT管不同，BJT內(nèi)有兩種電子導(dǎo)電，受少子影響比較大，即受溫度影響比較大，MOS管內(nèi)只有一種粒子，多子在參與導(dǎo)電，所以它穩(wěn)定性要好得多。

1-4-1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

1-4-2 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（使用比較多）（1962年造出來(lái)的）（又叫做金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，全稱MOSFET）（在它的基礎(chǔ)上又造出來(lái)CMOSFET）

一.N溝道增強(qiáng)型MOS管

1.結(jié)構(gòu)

這個(gè)結(jié)構(gòu)里面的SiO2絕緣層非常薄，之所以叫絕緣柵，是因?yàn)闁艠O和誰(shuí)都絕緣。

g柵極（三極管的控制極b極基極）??s源極（e極發(fā)射極）（習(xí)慣性的將與襯底相連的作為s極） d漏極（載流子的露出處）（c極集電極）。

2.工作原理

三極管有兩大作用，開(kāi)關(guān)作用和放大作用，MOS管具有相同的功能，達(dá)到這一功能，柵極就要控制某一個(gè)輸出量，要么控制電壓，要么控制電流；

在三極管中c和e之間是有電流的，但是在MOS管中你看結(jié)構(gòu)，它的c和e之間，漏極和源極之間是沒(méi)有電流的，我們想讓做出來(lái)的器件有用，那怎么辦？原理如下：

有很多可以加電壓的地方，柵極可以加電壓，d和s之間可以加電壓，g和s之間也可以加電壓。像柵極不加電壓是沒(méi)有電流的。

控制變量法分情況討論，情況（一）：d極和s極不加任何電壓，Ugs>0

將空穴全部排走，SiO2絕緣層下面會(huì)形成一層沒(méi)有載流子的耗盡層，耗盡層的范圍就擴(kuò)大了，那我們繼續(xù)增大Ugs，在這個(gè)過(guò)程中，有兩件事發(fā)生，1.多子空穴更多的往下移動(dòng)，少子“自由電子”被吸上去了，自由電子構(gòu)成了反型層，我們得到了圖b，兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間架起了溝渠，電子可以自由移動(dòng)。在這個(gè)“溝道”里面，多子是“自由電子”，所以是N型溝道。

溝道寬度與什么有關(guān)？與Ugs大小有關(guān)，Ugs越大，溝道越寬，溝道越寬電阻越?。ㄟ@里因?yàn)?，電壓越高，溝道越寬，溝道越寬說(shuō)明里面電子越多，導(dǎo)電性能增加，相當(dāng)于電阻減小。）

你得到了一個(gè)可以用電壓控制的可變電阻器件~

Ugs決定了Rds。

既然ds之間有了電阻，那下一步讓他們之間產(chǎn)生電流就是顯而易見(jiàn)的事情→往ds之間加電壓。

（2）當(dāng)Uds大于開(kāi)啟電壓Ugs（th）的時(shí)候，達(dá)到這個(gè)電壓溝道才開(kāi)始形成，我們?cè)龃骍ds，

施加Uds之后，左右兩邊的上下之間的電位差發(fā)生了變化，左邊的電位還是Ugs，右邊的變成了Ugs-Uds，當(dāng)右邊的電位差為：Ugs-Uds=Ugs（th），稱為預(yù)夾斷。（這里的電位解釋我不明白，之后半導(dǎo)體物理與器件學(xué)到了再回來(lái)補(bǔ)充）（看到紅字彈幕說(shuō)：改變的是下面點(diǎn)的電壓，上面的點(diǎn)的電壓相當(dāng)于一直是Ugs，下面的點(diǎn)電壓變?yōu)榱薝ds。但我不理解）

但是不會(huì)真的夾斷，它會(huì)留一條縫，如果沒(méi)電流，沒(méi)壓降了，它的空隙會(huì)立刻打開(kāi)，他是一個(gè)自動(dòng)的狀態(tài)。（紅字彈幕說(shuō)：沒(méi)有電流以后溝道的電壓就和襯底一樣了，在Ugs作用下又會(huì)打開(kāi)溝道，所以不會(huì)真的夾斷）

那我們繼續(xù)加大Uds會(huì)發(fā)生什么？這個(gè)縫隙會(huì)變長(zhǎng)，電阻會(huì)變大，我們會(huì)得到一個(gè)現(xiàn)象iD電流幾乎不變。

預(yù)夾斷電壓之后再加大電壓，iD電流不會(huì)在變化，也就是說(shuō)是一個(gè)恒流狀態(tài)（這是理想狀態(tài)下，實(shí)際上還是會(huì)往上傾斜一些的），增加的電壓都去抵抗增加的電阻了，自動(dòng)在平衡，由于這個(gè)自由電子在這個(gè)縫隙里面高速通過(guò)，所以這個(gè)阻值會(huì)變大，這個(gè)增大剛好和電壓的增大相抵消?！?span id="s0sssss00s" class="color-pink-03">這里的iD只和Ugs有關(guān)！我們得到了一個(gè)向往已久的特性，柵極和源極之間的電壓能夠控制iD的電流，iD和Ugs成比例，但是在可變電阻區(qū)不成比例，因?yàn)閕D在可變電阻區(qū)是Ugs和Uds共同作用的結(jié)果。

Ugs越大，它的溝道電阻越小，斜率越大。

總結(jié)：

1.Ugs<Ugs(th)，d和s之間截止，溝道沒(méi)有形成，什么都不用談。

2.Ugs>Ugs(th)且Uds沒(méi)有達(dá)到預(yù)夾斷電壓，d和s之間表現(xiàn)為一個(gè)電阻，這個(gè)電阻的大小由Ugs決定，這個(gè)區(qū)域稱為可變電阻區(qū)，在這個(gè)區(qū)域里面你可以得到一個(gè)可變電阻器。

3.當(dāng)你的Uds足夠大出現(xiàn)預(yù)夾斷之后，事情并沒(méi)有變壞，事情進(jìn)入了另一個(gè)境界，你的Ugs可以控制iD了。

這個(gè)時(shí)候 你可以用這個(gè)區(qū)域去放大，有可變電阻，可以讓它導(dǎo)通讓它截止，這是場(chǎng)效應(yīng)管。

以上講的我們稱之為絕緣柵N溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管，N溝道指的是溝道的載流子是“自由電子”，增強(qiáng)型指的是什么？指的是：有Ugs>Ugs(th)這個(gè)增強(qiáng)過(guò)程，他才能導(dǎo)通。這是絕緣柵和結(jié)型不同的地方，結(jié)型是天然導(dǎo)通的。

1. 柵極和源極還有漏極是絕緣的，他們之間想拉一個(gè)溝道出來(lái)，就是虛線和實(shí)線之間的部分，一開(kāi)始還是斷開(kāi)的。
   

2. 箭頭指的還是PN結(jié)方向，PN結(jié)的正向?qū)ň褪菑腜到N，箭頭指的就是N型半導(dǎo)體的地方，我們就能判斷出溝道是N型的還是P型的，襯底是N型還是P型，所以左手邊的就是N溝道，右邊的就是P溝道。

以上我們講完了N溝道增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，增強(qiáng)型的溝道一開(kāi)始就不是導(dǎo)通的，那么有沒(méi)有一開(kāi)始就是導(dǎo)通的絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管呢？有的！

二.N溝道耗盡型MOS管

我在SiO2絕緣層里面固定了正電荷，我讓他天生帶正電。

帶正電，帶很多電荷，就有電場(chǎng)，強(qiáng)大到天生就有溝道產(chǎn)生。

我一開(kāi)始拿過(guò)來(lái)不用加Ugs就能用，加正向的Ugs，我的溝道變大，加負(fù)向的Ugs，我的溝道變窄，與Ugs（th）相對(duì)應(yīng)的一個(gè)電壓值Ugs（off），你反向加到這個(gè)值，它溝道就沒(méi)有了，我們把這個(gè)電壓叫做夾斷電壓，我的Ugs只要大于這個(gè)Ugs（off），我的場(chǎng)效應(yīng)管都可以用。

他這個(gè)虛線是連起來(lái)的，天生溝道就形成了。其他用法和增強(qiáng)型是一樣的。