電路符號

場效應晶體管的電路符號如圖所示。其中結型場效應管的圖形符號中，豎直線表示能導電的溝道，豎直線頂部的一條直角線表示漏極d,豎直線底部的一條直角線表示源極s,豎直線左面帶箭頭的直線表示柵極g。同普通晶體三極管一樣，箭頭指向表示從p型指向n型材料，從箭頭指向就可以知道是哪種溝道的結型場效應管。很顯然，圖形符號中箭頭指向“溝道”,表示是n型溝道結型場效應管；箭頭背離“溝道”,表示是p型溝道結型場效應管。由于結型管的源極s和漏極d在制造工藝上是對稱的，所以圖形符號畫法也很對稱，表示在實際應用中這兩個電極可以對換使用。在絕緣柵型場效應管的圖形符號中，柵極g都不帶箭頭，不與“溝道”豎直線接觸，表示管中柵極g與漏極d、源極s是絕緣的，以區別于結型場效應管。將表示溝道結型的“箭頭”改畫在“溝道”中間表示“襯底”的水平線上，即箭頭指向“溝道”,表示是n型溝道絕緣柵型場效應管；箭頭背離“溝道”,表示是p型溝道絕緣柵型場效應管。另外，箭頭線畫得短，表示襯底無引出線；箭頭線畫得稍長，表示襯底有引出線；箭頭線與源極s相連，表示襯底在管子內部已經與源極連接。對于增強型的管子，還將“溝道”線畫成3截，表示在零柵壓下這種管子是沒有導電溝道的，以區別于耗盡型mos管和結型場效應管?？梢?，掌握了場效應晶體管的這些圖形符號，就等于掌握了場效應晶體管的種類，這對分析電路和正確運用場效應晶體管都很重要。

圖場效應晶體管的符號

跟普通晶體三極管一樣，以前場效應晶體管的舊圖形符號均用圓圈表示外殼，現已廢棄不再畫出圓圈。不過我們翻閱以前的電路圖或圖書時，會看到帶有圓圈的場效應晶體管圖形符號。

場效應晶體管的文字符號與普通晶體三極管的文字符號相同，常用vt(舊符號為bg)或v表示，在電路圖中常寫在圖形符號旁邊。若電路圖中有多只同類元器件時，按常規就在文字后面或右下角標上數字，以示區別，如vt1、vt2……文字符號的下邊，一般標出場效應晶體管的型號。

引腳識別

圖給出了國產小功率場效應晶體管各引腳的排列位序。對于圖(a)所示的金屬管帽封裝的三引腳圓柱狀場效應管，其管帽下有一個小凸口，把引腳對著自己，從凸口開始沿順時針方向數，如果是結型場效應管，依次為源極s、漏極d和柵極g;如果是絕緣柵型場效應管，則依次為d、g和s腳。對于塑料封裝的半圓柱狀結型場效應管，其3個引線腳呈“一字形”排列，面對標有型號的一面，從左到右依次為s、d、g腳。對于圖(b)所示的金屬管帽封裝的四引腳絕緣柵型場效應管，其增加的第4引腳有兩種可能：如果是普通增強型mos場效應管，則該腳為“襯底”引腳；如果是雙柵mos管，則該腳為第二柵極引腳。

圖常用場效應晶體管的引腳識別

對于有4個引腳的結型場效應晶體管，其增加的第4腳一般是屏蔽極(使用中接地)。對于大功率場效應晶體管，將管子有字面朝自己，引腳朝下，從左至右其引腳排列順序基本上都是“g、d、s”,并且散熱片接通d極。當遇到型號、封裝和引腳排列不熟悉的場效應晶體管時，就要查閱有關資料或用萬用表檢測辨認后再接入電路。

型號命名

國產小功率場效應晶體管的型號一般由4個部分組成，如圖所示。第1部分是數字“3”或“4”,分別表示有3個電極或4個電極(雙柵極場效應管);第2部分是字母“d”或“c”,分別表示n型溝道或p型溝道；第3部分是字母“j”或“o”,分別表示是結型管還是絕緣柵型管；第4部分是阿拉伯數字(多后綴參數分擋字母a～j),表示器件序號和某些特性參數的分類等。例如：3dj6f表示n溝道結型場效應管，3c01表示p溝道絕緣柵(增強型)場效應管，4d01a表示n溝道絕緣柵(耗盡型)雙柵場效應管。還有些絕緣柵場效應晶體管，生產廠家在型號后面加有字母“b”(如3d01d-b),表示管內對柵極加了保護措施。功率型場效應晶體管的型號命名多借用國外型號命名法，還有些是生產廠家自己命名的。部分國產小功率場效應晶體管的型號和主要參數見表。

圖場效應晶體管的型號標注實例

國外生產的常見場效應晶體管型號有2sk11、3n128、bfw11、mfe3004、irfd120、bs170……其型號命名規則與同類晶體三極管一致，這里不再詳細介紹。

表 部分國產場效應晶體管的型號和主要參數

主要參數

場效應晶體管的參數很多，包括直流參數、交流參數和極限參數，但一般使用時只需要關注以下幾項主要參數。

①夾斷電壓(up)。這是指在規定的漏極電壓us下，使漏極電流/。(即溝道電流)為零或者小于某一小電流值(例如1μa、10μa)時，加在柵極上的電壓ucs,它是結型或耗盡型絕緣柵場效應晶體管的重要參數。

②開啟電壓(ur)。這是指當漏極電壓us為某一規定值時，使導電溝道(即漏、源極之間)剛開始導通時的柵極電壓ucs,它是增強型場效應晶體管的重要參數。當柵極電壓uos小于開啟電壓up的絕對值時，場效應晶體管不能導通。

③飽和漏電流(1oss)。這是指當柵、源極短路(uss=0)時，一定的漏極電壓us(大于夾斷電壓)所引起的漏極電流/%。飽和漏電流反映了零柵壓時原始溝道的導電能力，是耗盡型場效應晶體管的重要參數。

④低頻跨導(gm)。在漏極電壓uos為規定值時，漏極電流變化量△1。與引起這個變化的柵壓變化量△ucs的比值，叫跨導(或互導),即gm=△/△uos。gm的常用單位是ms(毫西門子)。gm是衡量場效應晶體管柵極電壓對漏極電流控制能力強弱的一個參數，也是衡量放大作用的重要參數，與晶體三極管的交流電流放大系數β相似。gm與管子的工作區域有關，漏極電流/,越大，管子的跨導gm也越大。

⑤漏源擊穿電壓(buos)。這是指柵極電壓uas一定時，場效應晶體管正常工作所能承受的最大漏極電壓，它相當于普通晶體三極管的集電極一發射極擊穿電壓vericoo(即buceo)。這是一項極限參數，使用時加在場效應晶體管上的工作電壓必須小于buos。

⑥最大漏源電流(/osm)。這是指場效應晶體管正常工作時，漏、源極之間所允許通過的最大電流，它相當于普通晶體三極管的/cm。場效應晶體管的工作電流不應超過這一極限參數。

⑦最大耗散功率(ppsm)。這是指場效應晶體管性能不變壞時，所允許的最大漏極耗散功率，它相當于普通三極管的pcx。使用時，場效應晶體管的實際功耗(pp=uos×1o)應小于這一極限參數，并留有一定余量。

結構及特性

結型場效應晶體管或絕緣柵場效應晶體管中，不同溝道的管子，其工作方式是一樣的，它們內部的區別在于制造時所選用的硅材料類型正好相反，而外部的區別在于管子的工作電壓極性正好相反，這如同雙極型三極管有pnp型和npn型一樣。下面以n溝道結型場效應晶體管和n溝道絕緣柵場效應晶體管為例，簡單介紹它們的結構和基本特性。

n溝道結型場效應晶體管(jfet)的結構如圖虛線框內所示，它是在n型硅材料的兩端引出漏極d和源極s兩個電極，又在硅材料的兩側各附一小片p型材料，在內部用導線把兩個p區連接在一起，并引出一個電極稱為柵極g。這樣，在n型硅材料和柵極g的交界處就形成了兩個pn結，因其中的載流子已經耗盡，故這兩個pn結基本上是不導電的，形成了所謂的耗盡層；而夾在耗盡層中間的n型硅材料，由于呈現一定的電阻，且能夠導電，被形象地稱為“溝道”。如果按圖所示在漏極d、源極s之間加上正向電壓uos,就會有漏極電流/o從漏極d通過溝道流向源極s,且隨著電壓uos的增加而增大。當給柵極g加上負柵壓uss時，就相當于給pn結加上了反向電壓，從而使得兩個耗盡層變厚，溝道變窄，溝道電阻加大，漏極電流/,減小。當負柵壓繼續增加時，耗盡層就會越來越厚，甚至使兩邊耗盡層在溝道中間相合，導電溝道消失，漏極電流/=0,這種現象稱為夾斷，這時所加的柵極電壓就叫夾斷電壓up?？梢?，結型場效應晶體管是利用導電溝道之間耗盡層的大小來控制漏極電流的，與普通晶體管的最大不同之處在于：它在工作時，柵、源極之間存在的pn結被反向偏置，因而輸入電阻極大，一般在107ω以上，這使得場效應晶體管成為電壓控制器件，即漏極電流/.受控于柵極電壓ucs;而普通晶體三極管卻是由一個反偏的集電結和一個正偏的發射結結合而成的，是電流控制器件，即在一定條件下，集電極電流/。受控于基極電流/o。

圖n溝道結型場效應晶體管工作示意圖

n溝道絕緣柵場效應管(jgfet)的結構如圖所示。用一塊雜質濃度比較低的p型薄硅片作為襯底，在它上面擴散兩個高摻雜的n型區(n+區),分別作為源極s和漏極d。在硅片表面覆蓋一層絕緣物，然后再用金屬鋁引出一個電極作為柵極g。由于柵極g與其他電極之間隔著二氧化硅絕緣層，所以絕緣柵場效應管因此得名。在制造管子時，通過工藝使絕緣層中出現大量正離子，故在交界面的另一側(p型硅)能感應出較多的負電荷，這些負電荷把兩個n+區接通，就形成了導電溝道(增強型管在柵極g加上一定電壓后才會形成),即使在柵極電壓uos=0時，也會有較大的漏極電流/o。當柵極電壓uss改變時，溝道內被感應的電荷量也改變，導電溝道的寬窄隨之而變，因而使漏極電流/。隨著柵極電壓的變化而變化。由此可見，絕緣柵場效應管是利用絕緣柵在外加電壓下所產生的感應電荷來控制導電溝道的寬窄，從而實現對漏極電流/,的控制，這和結型場效應管是不同的，它的輸入電阻更是高達109ω以上。

圖 n溝道絕緣柵場效應晶體管工作示意圖

絕緣柵場效應管有增強型和耗盡型之分。當柵極g和源極s之間的電壓ucs=0時，漏、源極之間就存在導電溝道，并能形成較大漏極電流的，稱為耗盡型場效應管；如果必須在|ussl>0的情況下才存在導電溝道，才會形成漏極電流的，則稱為增強型場效應管。對于耗盡型場效應管來說，只要漏極d與源極s上加上電壓，即使柵極電壓ucs為零，在溝道中也會有漏極電流/。產生。如果在柵極上加正電壓，導電溝道就會變寬，漏極電流o會增大；反之，如果在柵極上加負電壓，導電溝道就會變窄，漏極電流便會減小。這跟n溝道結型場效應管基本相同，不同之處在于結型管僅能夠加負柵壓(p溝道結型管僅能夠加正柵壓)。對于增強型的管子，當柵極電壓ucs為零時，即使在漏極d和源極s之間還加著正向電壓uos,溝道中也不會有電流通過。如果給柵極g加上正電壓，情況就會發生變化，溝道中就會有電流流過。一般使管子導通并開始產生漏極電流/,時的柵、源極間電壓uas,就叫開啟電壓ut。

外形和種類

常見場效應晶體管的實物外形如圖所示。由圖可見，場效應晶體管的外形與普通三極管別無兩樣，其封裝形式主要有金屬殼封裝和塑料封裝兩大類，引腳一般有3根，特殊的有4根(雙柵極場效應管)和6根(一個管殼內封裝兩只場效應管)。

圖場效應晶體管的實物外形圖

根據結構和制造工藝，場效應晶體管可分為結型場效應管(jfet)和絕緣柵場效應管(jgfet)兩大類。如果按導電溝道(即電流通路)材料的不同劃分，結型和絕緣柵型場效應管各有n溝道和p溝道兩種。按工作方式劃分，結型場效應管均為耗盡型(柵偏壓為零時已存在溝道),而絕緣柵型場效應管既有耗盡型，也有增強型(柵偏壓達到一定值時才會出現溝道)。場效應晶體管的一般分類如下。

目前，在絕緣柵場效應晶體管中，應用最為廣泛的是“mos場效應晶體管”(即：金屬-氧化物-半導體場效應管),它是由金屬、氧化物和半導體所組成的，簡稱“mos管”。常用的場效應晶體管中還有雙柵極場效應晶體管、絕緣柵雙極型場效應晶體管(igbt),以及用途廣泛的各種類型的功率場效應晶體管等。

性能優良的場效應晶體管

場效應晶體管(英文縮寫fet)簡稱場效應管，顧名思義，它是利用電場的效應來控制電流的。場效應晶體管是在普通晶體三極管制造工藝的基礎上開發出來的新一代放大器件，它有3個電極——柵極、漏極和源極，其特點是柵極的內阻極高，采用二氧化硅材料的可達到上千兆歐，通過柵極電壓可控制漏極電流，屬于電壓控制型半導體器件。由于晶體三極管內部參加導電的載流子為空穴和電子兩種，所以晶體三極管又稱為雙極型晶體管。而場效應晶體管內部參加導電的載流子只有空穴或只有電子一種，因此場效應晶體管又稱為單極型晶體管。

場效應晶體管具有輸入電阻高(10～1000mω)、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬、熱穩定性好等優點，其一些特性與電子管相似，現已成為雙極型晶體管(尤其是功率晶體管)的強大競爭者。