场效晶体管(FET)属于电压控制型半导体,如图9-20所示。在大多数情况下,场效晶体管的用途与双极晶体管相同,是集成电路的基本组成部分,其功能是接通或断开电路中载荷的电流。具有噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成及没有二次击穿的特点。与普通三极管相比,场效晶体管具有体积小、制造简单和成本低的特点。另外,普通三极管工作时是由输入的电流去控制输出电流,而场效晶体管在工作时是由输入的电压去控制输出电流。 场效晶体管通常分为结型场效晶体管、绝缘栅型场效晶体管两种类型,结型场效晶体管(JFET)因有两个PN结而得名,绝缘栅型场效晶体管( JGFET)则因栅极与其他电极完全绝缘而得名。 1.结型场效晶体管结型场效晶体管通常为常开式开关,意为只允许电流通过,而不触发门电路。按沟道半导体材料的不同,结型场效晶体管又分为PNP与NPN两种类型。 对于PNP型场效晶体管,在其栅极施加正电压即可断开或阻止电流通过。而NPN型场效晶体管,在其栅极施加负电压,即可断开或阻止电流流过。 NPN型通常称为N沟道型,PNP型称为P沟道型,如图9-21所示。对于N沟道的场效晶体管其源极和漏极连接在N型半导体上,而P沟道型的场效晶体管其源极和漏极连接在P型半导体上。
2.绝缘栅场效晶体管绝缘栅场效晶体管是一种特殊类型的场效晶体管,又称金属氧化物半导体场效晶体管( MOSFET),它利用一层二氧化硅薄膜将栅极与源极/漏极材料隔离开。并在汽车中得到了广泛应用,如图9-22所示。
与结型场效晶体管一样,绝缘栅场效晶体管也有N沟道和P沟道两种类型。虽然与结型场效晶体管作用相似,但极性却不同。即N沟道在负栅偏压(注:栅偏压是指栅极和源极间的电压差)下导通,而P沟道则在负栅偏压下截止。
3.特点及应用场效晶体管因具有较宽的安全工作区域且不会产生热点和二次击穿,使它在电路中得到了广泛应用,并且具有以下特点①它是由多数载流子导电,不存在少数载流子的存储效应,所以导通电阻小,只有几百毫欧。在低电压小电流状态下工作时,可作为压控可变电阻器或导通电阻很小的无触点式电子开关使用。
②噪声系数小、受温度和辐射的影响小,特别适用于高灵敏度和要求信噪比较高的电路中。
③它具有正温度系数的特性,电路中容易并联使用,可以解决大电流的问题。由于它的输入阻抗较高,特别适用于高输入电阻的电路中。
④具有较高的开启电压,即阈值电压,因此具有较高的噪声容限和抗干扰能力,便于电路的设计和调试。
⑤有些场效晶体管的源极和漏极可以互换使用,栅极也可为正或为负,灵活性比三极管好,三极管的集电极和发射极之间是不可以互换的。
⑥它能在很小电流和很低的电压条件下工作,具有耗电少,热稳定性好,工作电源电压范围宽。并且制造工艺简单,可以很方便地把许多场效晶体管集成在一块硅片上,因此可厂泛应用于大规模和超大规模集成电路中。
