FET晶体管的类型和MOS管工作原理及应用

DIOADE

场效应晶体管或FET是晶体管，其中输出电流由电场控制。FET有时被称为单极晶体管，因为它涉及单载波型操作。FET晶体管的基本类型与BJT 晶体管基础完全不同。FET是三端子半导体器件，具有源极，漏极和栅极端子。

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场效应晶体管
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电荷载流子是电子或空穴，它们通过有源沟道从源极流到漏极。从源极到漏极的这种电子流由施加在栅极和源极端子上的电压控制。

$ x+ @& v( G3 M( @  {FET晶体管的类型

FET有两种类型--JFET或MOSFET。

结FET
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结型FET
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: F) z& h7 L" |& J结FET晶体管是一种场效应晶体管，可用作电控开关。电能流过源极与漏极端子之间的有源沟道。通过向栅极端子施加反向偏压，沟道变形，从而完全切断电流。
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6 K2 F* h6 R3 S, j结FET晶体管有两种极性：

/ W" a" b0 i; X2 m" B/ dN-沟道JFET
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N沟道JFET
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N沟道JFET由n型棒构成，在其两侧掺杂有两个p型层。电子通道构成器件的N通道。在N沟道器件的两端形成两个欧姆接触，它们连接在一起形成栅极端子。

' g# V7 [" V. A. ?) a0 o# [源极和漏极端子取自棒的另外两侧。源极和漏极端子之间的电位差称为Vdd，源极和栅极端子之间的电位差称为Vgs。电荷流动是由于电子从源极到漏极的流动。
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每当在漏极和源极端子上施加正电压时，电子从源极“S”流到漏极“D”端子，而传统的漏极电流Id流过漏极到源极。当电流流过器件时，它处于导通状态。
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当负极性电压施加到栅极端子时，在沟道中产生耗尽区。沟道宽度减小，因此增加了源极和漏极之间的沟道电阻。由于栅极源极结是反向偏置的，并且器件中没有电流流动，因此它处于关闭状态。
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7 e  T8 y" p$ h/ ~1 F% k0 o因此，基本上如果在栅极端子处施加的电压增加，则较少量的电流将从源极流到漏极。
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N沟道JFET具有比P沟道JFET更大的导电性。因此，与P沟道JFET相比，N沟道JFET是更有效的导体。

P沟道JFET

trzvp2106P沟道JFET由P型棒构成，在其两侧掺杂n型层。通过在两侧连接欧姆接触来形成栅极端子。与N沟道JFET一样，源极和漏极端子取自棒的另外两侧。在源极和漏极端子之间形成由作为电荷载流子的空穴组成的AP型沟道。
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P沟道JFET棒
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施加到漏极和源极端子的负电压确保从源极到漏极端子的电流流动，并且器件在欧姆区域中操作。施加到栅极端子的正电压确保了沟道宽度的减小，从而增加了沟道电阻。更正的是栅极电压; 流过设备的电流越少。

p沟道结型FET晶体管的特性

- G' x3 ]1 j! _# ?; {% F( y下面给出p沟道结型场效应晶体管的特性曲线和晶体管的不同工作模式。

p沟道结FET晶体管的特性

; j0 I2 d; U$ H; J截止区域：当施加到栅极端子的电压足够正以使沟道宽度最小时，没有电流流动。这导致设备处于切断区域。
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; N* n- T4 E* t, f欧姆区：流过器件的电流与施加的电压成线性比例，直到达到击穿电压。在该区域中，晶体管显示出对电流的一些阻力。
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$ u" f+ F/ N4 z5 `5 V! m  S饱和区：当漏源电压达到一个值，使得流过器件的电流随漏源电压恒定并且仅随栅源电压变化，该器件称为饱和区。
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击穿区域：当漏极源极电压达到导致耗尽区域击穿的值，导致漏极电流突然增加时，该器件被称为击穿区域。当栅极源极电压更正时，对于较低的漏极源电压值，可以提前达到该击穿区域。
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% r" C& S" [2 q+ v# w4 A5 o2 ~' p! JMOSFET晶体管

MOSFET晶体管

MOSFET晶体管顾名思义是p型（n型）半导体棒（具有扩散到其中的两个重掺杂n型区域），其表面上沉积有金属氧化物层，并且从该层取出空穴以形成源极和漏极端子。在氧化物层上沉积金属层以形成栅极端子。场效应晶体管的基本应用之一是使用MOS晶体管作为开关。

这种类型的FET晶体管具有三个端子，即源极，漏极和栅极。施加到栅极端子的电压控制从源极到漏极的电流流动。金属氧化物绝缘层的存在导致器件具有高输入阻抗。

基于工作模式的MOSFET晶体管类型

3 ?1 o) N8 x' n% H8 N% K0 A$ o$ ZMOSFET晶体管是最常用的场效应晶体管类型。MOSFET工作以两种模式实现，基于哪种MOSFET晶体管被分类。增强模式下的MOSFET工作包括逐渐形成沟道，而在耗尽型MOSFET中，它由已经扩散的沟道组成。MOSFET的高级应用是CMOS。

) d. u; s& B7 j9 Q" I$ J$ d0 }增强型MOSFET晶体管
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当负电压施加到MOSFET的栅极端子时，带正电荷的载流子或空穴在氧化物层附近更多地累积。从源极到漏极端子形成沟道。

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增强型MOSFET晶体管
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! a! I. t. B: ~$ f5 q# d( N1 G. ?随着电压变得更负，沟道宽度增加并且电流从源极流到漏极端子。因此，随着施加的栅极电压的电流“增强”，该器件被称为增强型MOSFET。
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耗尽型MOSFET晶体管
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耗尽型MOSFET由在漏极 - 源极端子之间扩散的沟道组成。在没有任何栅极电压的情况下，由于沟道，电流从源极流向漏极。
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耗尽型MOSFET晶体管

, Y2 e% c" K0 R7 j, O当该栅极电压为负时，正电荷在沟道中累积。
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: f; ^+ q5 k; l4 y3 n; m这导致通道中的耗尽区域或不动电荷区域并阻碍电流的流动。因此，当耗尽区的形成影响电流时，该器件称为耗尽型MOSFET。
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2 D0 }: i7 t' m; K涉及MOSFET作为开关的应用
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. x) m- k& ~' c$ E  g6 r) J控制BLDC电机的速度

MOSFET可用作开关以操作DC电机。这里使用晶体管来触发MOSFET。来自微控制器的PWM信号用于接通或断开晶体管。

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控制BLDC电机的速度
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) q, ~: r' w8 X/ `来自微控制器引脚的逻辑低电平信号导致OPTO耦合器工作，在其输出端产生高逻辑信号。PNP晶体管截止，因此MOSFET被触发并接通。漏极和源极端子短路，电流流向电动机绕组，使其开始旋转。PWM信号确保电机的速度控制。
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驱动一系列LED：

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驱动一系列LED

作为开关的MOSFET操作涉及应用控制LED阵列的强度。这里，由来自外部源（如微控制器）的信号驱动的晶体管用于驱动MOSFET。当晶体管关断时，MOSFET获得电源并接通，从而为LED阵列提供适当的偏置。
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- m) ^- q; u- T& F* l" i使用MOSFET开关灯：

使用MOSFET开关灯

MOSFET可用作开关来控制灯的开关。此外，MOSFET也使用晶体管开关触发。来自外部源（如微控制器）的PWM信号用于控制晶体管的导通，因此MOSFET接通或断开，从而控制灯的开关。
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刘工在呢

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