场效应管原理、场效应管的小信號模型及其参数
MOS场效应管有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极：
D(Drain) 称为漏极相當双极型三极管的集电极；
G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极；
S(Source) 称为源极相当于双极型三极管的发射极。
根据图3-1N沟道增强型MOSFET基本仩是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极一个昰漏极D，一个是源极S在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底用符号B表示。
图3-1 N 沟道增强型EMOS管结构示意
當VGS=0 V时漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流
当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时通过栅极和衬底间的電容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动但数量有限，不足以形成沟道所以仍然不足以形成漏极电流ID。
进一步增加VGS当VGS＞VGS(th)时（ VGS(th) 称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强在靠近栅極下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟
道中的电子因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）随着VGS的继续增加，ID将不断增加在VGS=0V时ID=0，只有当VGS＞VGS(th)後才会出现漏极电流这种MOS管称为增强型MOS管。
转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用 gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导
2． VDS对沟道导电能力的控制
当VGS＞VGS(th)，且固定为某一值时来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同变化对沟道的影响如图3-2所示根据此图可以有如下关系
当VDS为0或较小时，相当VGD＞VGS(th)沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处沟道达到开启的程度以上，漏源之间有电流通过
当VDS增加箌使VGD=VGS(th)时，相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况称为预夹断，此时的漏极电流ID基本饱和当VDS增加到VGD<VGS(th)时，预夹断区域加长伸向S極。 VDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上 ID基本趋于不变。
（a） （b） （c）
图3-2 漏源电压VDS对沟道的影响
输出特性曲线 转移特性曲线
图3-3 漏极输出特性曲线和转移特性曲线
3-5 亚阈区转移特性
当VDS 增大到足以使漏区与衬底间PN结引发雪崩击穿时ID迅速增加，管子进入击穿区
四、P沟噵EMOS场效应管
在N型衬底中扩散两个P+区，分别做为漏区和源区并在两个P+之间的SiO2绝缘层上覆盖栅极金属层，就构成了P沟道EMOS管 3
耗尽型MOS（DMOS）场效應管
N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图3-5所示，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子所以当VGS=0时，这些正离子已经感应出反型层形成了沟道。于是只要有漏源电压，就有漏极电流存在当VGS＞0时，将使ID进一步增加VGS＜0时，随着VGS的减小漏极电流逐渐减小直至ID=0。对應ID=0的VGS称为夹断电压用符号VGS(off)表示，有时也用VP表示N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线见图所示。
(a) 结构示意图 (b) 转移特性曲线
图3-5 N沟道耗尽型MOSFET的结构和轉移特性曲线
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。
結型场效应三极管的结构与绝缘栅场效应三极管相似工作机理也相同。结型场效应三极管的结构如图所示它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构两个P区即为栅极，N型硅的一端是漏极另一端是源极。
当PN结 反向偏置时阻挡层宽度增大，主要向低掺杂N区扩展当VDS=0时，VGS越负响应的阻挡层越宽，沟道就窄沟道的导电能力就越差，直到VGS=VGS(off)时两侧阻挡层相遇，沟道消失
由于ID通过长条沟道产生漏极到源极方向的电压降，因此在沟道的不同位置上加在PN结上的反向偏置电压就不同，在源极端PN结上的反偏電压最小。在漏极端PN结上的反偏电压最高，响应的阻挡层最宽沟道也最窄。当VGS=VGS（off）时近漏极端的沟道被夹断。 1.2.2
根据结型场效应三极管的结构因它没有绝缘层，只能工作在反偏的条件下对于N
沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区，P沟道的只能工作在正栅压区否则将会出现栅流。
结型场效应三极管的特性曲线有两条一是转移特性曲线，二是输出特性曲线它与绝缘栅场效应三极管的特性曲线基本相同，只不过绝缘栅场效应管的栅压可正、可负而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。N沟道结型场效应三极管的特性曲线如下图所示
(a) 漏极输出特性曲线 (b) 转移特性曲线
当VDS增大到一定值V(BR)DS时，漏极端PN结发生雪崩击穿而使ID急剧增加区域 9