半导体三极管因有两种极性载流子参与导电,故而被称作双极型三极管。本文将聚焦另一种三极管,它仅有一种载流子参与导电,所以也被称为单极型三极管。又因其依靠电场效应来控制电流,所以也叫场效应三极管(FET),简称场效应管。
场效应管主要分为两大类,即结型场效应管(JFET)与绝缘栅场效应管(MOSFET)。

绝缘栅场效应管,中文全称为金属 - 氧化物半导体场效应晶体管。因其栅极被绝缘层隔离,故而得名绝缘栅场效应管,英文简称MOSFET,通常也简称为MOS管。
MOSFET输入电阻极高,可达10⁹Ω以上。从导电沟道划分,可分为N沟道和P沟道两种类型,且无论是N沟道还是P沟道,又都细分为增强型和耗尽型。
N沟道的MOS管通常简称为NMOS,P沟道的MOS管简称为PMOS。

▲ MOS管种类
MOS管有三个引脚,分别为栅极G、漏极D、源极S。通常情况下,MOS管的衬底与S极在管子内部相连,而且,MOS管的D极和S极之间一般会存在一个寄生二极管,所以常见的MOS管符号通常如图所示。

▲ MOS管符号通常是画成这样的
仔细观察不难发现,无论是N沟道还是P沟道,寄生二极管的方向始终与箭头方向一致。
在实际应用中,N沟道增强型或P沟道增强型MOS管更为常用,耗尽型管子使用相对较少。
那么,如何使用MOS管作为电子开关,例如驱动LED呢?
先看两个图。

▲ MOS管做电子开关的简单应用
一般认为,MOS管导通无需电流,只要UGS提供一定电压即可导通。
对于N沟道增强型MOS管,当UGS大于一定值时就会导通,这个“一定值”即开启电压UGS(th),N沟道增强型UGS(th)一般在2 - 4V之间。

对于P沟道增强型MOS管,当UGS小于一定值时就会导通,P沟道增强型UGS(th)一般在 -2 - -4V之间。

若UGS达不到相应电压值,MOS管便无法导通,所以MOS管是电压控制型元件。
或许有朋友会问,电路图中的电阻Rgs有什么作用?在MOS管内部结构中,G极与D极、S极之间有一层二氧化硅绝缘层进行隔离,这就相当于存在一个电容器。

这些寄生电容无法避免,其大小由MOS管的结构、材料以及所加电压决定。
若电路图中没有电阻Rgs,电路会怎样呢?下面以图1为例做个小实验。

没有电阻Rgs时,在G极接上5V控制信号,相当于给寄生电容Cgs充电,即便撤去G极上的控制电压,G极上仍有电容电压存在,所以MOS管依旧导通。

当G、S两极有电阻Rgs时,撤去G极5V信号,电阻Rgs可释放寄生电容Cgs上的电压,使MOS管截止。
因此,电路中加入电阻Rgs,能及时释放电容电压,有利于提高电路的可靠性,避免G极无控制信号时出现误动作。
MOS管具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性,在电路中,可用作放大器、电子开关等。

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