MOSFET结构和符号及教程摘要

MOSFET的工作原理与JFET相同，但栅极端子与导电沟道电气隔离。

除了结型场效应晶体管（JFET）外，还有另一种类型的场效应晶体管，其栅极输入与主载流通道电绝缘，因此被称为绝缘栅场效应晶体管。

最常见的绝缘栅FET类型用于许多不同类型的电子电路被称为金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET。

IGFET或MOSFET是一种电压控制的场效应晶体管，它与JFET的不同之处在于它具有“金属氧化物”栅电极，它与主半导体n沟道或p沟道电绝缘通过一层非常薄的绝缘材料，通常是二氧化硅，俗称玻璃。

这种超薄绝缘金属门电极可以被认为是电容器的一个板。控制栅极的隔离使MOSFET的输入电阻在兆欧（MΩ）区域内极高，从而使其几乎无限。

由于栅极端子与漏极和源极之间的主载流通道电隔离，“没有电流流入栅极”，就像JFET一样，MOSFET也像电压一样工作受控电阻器，流经漏极和源极之间主通道的电流与输入电压成正比。与JFET一样，MOSFET的输入电阻非常高，很容易积累大量静电，导致MOSFET变得容易损坏，除非小心处理或保护。

与之前的JFET一样教程，MOSFET是三端子器件，具有栅极，漏极和源以及P沟道（PMOS）和N沟道（NMOS） MOSFET可用。这次的主要区别是MOSFET有两种基本形式：

耗尽类型 - 晶体管需要栅极 - 源电压，（ V GS ）将设备切换为“OFF”。耗尽型MOSFET相当于“常闭”开关。

增强型 - 晶体管需要栅源电压，（ V GS ）将设备切换为“ON”。增强型MOSFET相当于“常开”开关。

两种MOSFET配置的符号和基本结构如下所示。

上面的四个MOSFET符号显示一个名为 Substrate 的附加端子，通常不用作输入或输出连接但相反，它用于接地基板。它通过二极管结连接到主半导体通道，连接到MOSFET的主体或金属片。

通常在分立型MOSFET中，该基板引线内部连接到源极端子。在这种情况下，如在增强类型中，它从符号中省略以便澄清。

漏极（D）和源极（S）连接之间的MOSFET符号中的线表示晶体管半导体沟道。如果该通道线是实心连续线，那么它代表“耗尽”（常开）型MOSFET，因为漏极电流可以以零栅极偏置电位流动。

如果通道线显示为点线或者是虚线，则它表示“增强”（常闭）型MOSFET，因为零漏极电流以零栅极电位流动。指向该通道线的箭头方向表示导电通道是P型还是N型半导体器件。

基本MOSFET结构和符号

金属氧化物半导体FET的结构与结型FET的结构非常不同。耗尽型和增强型MOSFET都使用由栅极电压产生的电场来改变电荷载流子，n沟道电子或P沟道空穴流过半导体漏源电路。栅极放置在非常薄的绝缘层之上，在漏极和源极之下有一对小的n型区域。

我们在前面的教程中看到，在结型场效应晶体管中，JFET必须以反向偏置pn结的方式偏置。对于绝缘栅MOSFET器件没有这样的限制，因此可以将MOSFET的栅极偏置为任一极性，正极（ + ve ）或负极（ -ve ） 。

这使得MOSFET器件作为电子开关或制造逻辑门特别有价值，因为没有偏置它们通常是不导通的，这种高栅极输入电阻意味着需要很少或不需要控制电流。 MOSFET是电压控制器件。 p沟道和n沟道MOSFET均有两种基本形式，增强类型和耗尽类型。

耗尽模式MOSFET

耗尽型MOSFET，它不常见于增强型模式，通常在不施加栅极偏置电压的情况下切换为“导通”（导通）。也就是当 V GS = 0 时，通道导通，使其成为“常闭”设备。上面针对耗尽MOS晶体管示出的电路符号使用实心通道线来表示常闭导电通道。

对于n沟道耗尽型MOS晶体管，负栅极 - 源极电压 - V GS 将耗尽（因此得名）其自由电子的导电沟道，将晶体管“关断”。同样，对于p沟道耗尽MOS晶体管，正栅极 - 源极电压 + V GS 将耗尽其自由孔的沟道，使其“关闭”。

换句话说，对于n沟道耗尽型MOSFET： + V GS 意味着更多的电子和更多的电流。而 -V GS 意味着更少的电子和更少的电流。对于p通道类型也是如此。耗尽型MOSFET相当于“常闭”开关。

耗尽型N沟道MOSFET和电路符号

耗尽型MOSFET的构造方式与它们的JFET晶体管相似，因为漏极 - 源极沟道本身是导电的，电子和空穴已经存在于n型或p型中类型频道。这种沟道掺杂在 Drain 和 Source 之间产生低电阻的导电路径，其中栅极偏置为零。

增强型MOSFET

更常见的增强型MOSFET或eMOSFET与耗尽型类型相反。这里导电沟道是轻掺杂的或甚至是未掺杂的，使其不导电。当栅极偏置电压 V GS 等于零时，这导致器件正常“截止”（不导通）。上面针对增强型MOS晶体管所示的电路符号使用断开的通道线来表示常开的非导通沟道。

对于n沟道增强型MOS晶体管，漏极电流仅在栅极电压时流动（ V GS ）施加到栅极端子，大于阈值电压（ V TH ）的电平，其中发生电导使其成为跨导器件。

向n型eMOSFET施加正（ + ve ）栅极电压会吸引更多电子朝向栅极周围的氧化层从而增加或增强（因此得名）通道的厚度，允许更多的电流流动。这就是为什么这种晶体管被称为增强型器件，因为施加栅极电压会增强沟道。

增加此正栅极电压将导致沟道电阻进一步降低，从而导致漏极增加电流， I D 通过通道。换句话说，对于n沟道增强型MOSFET： + V GS 使晶体管“导通”，而零或 -V GS 将晶体管“关闭”。因此，增强型MOSFET相当于“常开”开关。

对于p沟道增强型MOS晶体管，情况正好相反。当 V GS = 0 时，设备为“OFF”且通道打开。向p型eMOSFET施加负（ -ve ）栅极电压增强了沟道导电性，使其“导通”。然后对于p沟道增强模式MOSFET： + V GS 将晶体管“关闭”，而 -V GS 将晶体管“导通”。

增强型N沟道MOSFET和电路符号

增强型MOSFET因其低“导通”电阻和极高的“关断”电阻而成为出色的电子开关以及由于它们的隔离栅极而具有无限高的输入电阻。增强型MOSFET用于集成电路中，以PMOS（P沟道）和NMOS（N沟道）栅极的形式生成CMOS型逻辑门和功率开关电路。 CMOS实际上代表互补MOS ，这意味着逻辑器件在其设计中同时具有PMOS和NMOS。

MOSFET放大器

就像之前的结点域一样效应晶体管，MOSFET可用于制造单级“A”放大器电路，增强型n沟道MOSFET共源放大器是最流行的电路。耗尽型MOSFET放大器与JFET放大器非常相似，只是MOSFET具有更高的输入阻抗。

这种高输入阻抗由 R1形成的栅极偏置电阻网络控制和 R2 。此外，增强型共源MOSFET放大器的输出信号被反转，因为当 V G 为低电平时，晶体管切换为“OFF”且 V D （Vout）很高。当 V G 为高电平时，晶体管切换为“ON”且 V D （Vout）为低电平，如图所示。

增强型N沟道MOSFET放大器

>

此公共源（CS）的直流偏置MOSFET放大器电路实际上与JFET放大器相同。 MOSFET电路通过由电阻 R1 和 R2 形成的分压器网络在A类模式下偏置。交流输入电阻为 R IN = R G =1MΩ。

金属氧化物半导体场效应晶体管三个终端有源器件由不同的半导体材料制成，可通过施加小信号电压充当绝缘体或导体。

MOSFET在这两种状态之间转换的能力使其具有两个基本功能功能：“切换”（数字电子）或“放大”（模拟电子）。然后，MOSFET能够在三个不同的区域内运行：

1。截止区域 - 与 V GS 阈值 栅极 - 源极电压远低于晶体管阈值电压所以MOSFET晶体管切换为“完全关闭”，因此 I D = 0 ，晶体管就像一个开路开关，无论 V DS

<跨度> 2。线性（欧姆）区域 -with V GS > V 阈值 和 V DS GS 晶体管处于其恒定电阻区域，表现为电压控制电阻，其电阻值由栅极电压决定， V GS 级别。

3。饱和区 - 与 V GS > V 阈值 和 V DS > V GS 晶体管处于恒定电流区域，因此“完全导通”。漏极电流 I D =晶体管作为闭合开关的最大值。

MOSFET教程摘要

金属氧化物半导体场效应晶体管，或简称MOSFET，具有极高的输入栅极电阻，流过源极和漏极之间的沟道的电流由栅极电压控制。由于这种高输入阻抗和增益，如果不小心保护或处理，MOSFET很容易被静电损坏。

MOSFET的非常适合用作电子开关或普通电路源放大器的功耗非常小。金属氧化物半导体场效应晶体管的典型应用是微处理器，存储器，计算器和逻辑CMOS门等。

另外，请注意，符号内的虚线或虚线表示通常为“OFF”的增强型当施加零栅极 - 源极电压 V GS 时，“NO”电流可以流过通道。

符号内的连续不间断线表示通常为“ON”的耗尽型，表示电流“CAN”流过通道，栅极电压为零。对于p通道类型，除箭头指向外外，两种类型的符号完全相同。这可以在下面的切换表中进行总结。

MOSFET类型	V GS = + ve	V GS = 0	V GS = - ve
N通道耗尽	ON	ON	OFF
N通道增强	ON	OFF	OFF
P-Channel Depletion	OFF	ON	ON
P通道增强	OFF	OFF	ON

因此对于n型增强型MOSFET，正栅极电压使晶体管“导通”并且栅极电压为零，晶体管将离开”。对于p沟道增强型MOSFET，负栅极电压将使晶体管“导通”并且栅极电压为零，晶体管将“截止”。 MOSFET开始通过通道的电流点由器件的阈值电压 V TH 决定。

在下一个关于场效应晶体管的教程，而不是使用晶体管作为放大器件，我们将看看晶体管在用作固态开关时的饱和和截止区域的操作。场效应晶体管开关在许多应用中用于切换直流电流“开”或“关”，例如在低直流电压下仅需要几毫安的LED，或在较高电压下需要更高电流的电机。