場效應(yīng)管（Field Effect Transistor，簡稱FET）是一種通過改變電場來控制半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的電子器件。根據(jù)導(dǎo)電溝道中載流子的類型，場效應(yīng)管可以分為N溝道場效應(yīng)管和P溝道場效應(yīng)管。這兩種管子在結(jié)構(gòu)和工作原理上有所相似，但在載流子類型、電源極性等方面存在差異。

N溝道場效應(yīng)管

N溝道場效應(yīng)管（N-Channel Field Effect Transistor，簡稱N-FET）的導(dǎo)電溝道主要由電子組成，這些電子是N型半導(dǎo)體材料中的多數(shù)載流子。在N溝道場效應(yīng)管中，當(dāng)柵極（G）與源極（S）之間施加負(fù)電壓時，柵極下方的P型區(qū)域（或稱為耗盡層）會擴(kuò)展，從而壓縮N型半導(dǎo)體中的導(dǎo)電溝道，進(jìn)而控制從源極到漏極（D）的電流流動。

主要參數(shù) ：

1. 開啟電壓（Vth） ：也稱為閾值電壓，是使場效應(yīng)管開始導(dǎo)電所需的柵源電壓（VGS）的最小值。對于N溝道增強(qiáng)型FET，Vth通常為正值；而對于耗盡型FET，Vth可能為零或負(fù)值。
2. 夾斷電壓（Vp或VGS(off)） ：耗盡型FET特有的參數(shù)，當(dāng)VGS等于此值時，導(dǎo)電溝道被完全夾斷，漏極電流（ID）為零。
3. 飽和漏極電流（IDSS） ：耗盡型FET在VGS=0時的漏極電流。對于增強(qiáng)型FET，此參數(shù)通常不直接提及，因?yàn)樵赩GS=0時，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。
4. 跨導(dǎo)（gm） ：表示柵源電壓VGS對漏極電流ID的控制能力，即ID變化量與VGS變化量的比值。跨導(dǎo)是衡量場效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)。
5. 漏源擊穿電壓（BVDS） ：在柵源電壓VGS一定時，場效應(yīng)管正常工作所能承受的最大漏源電壓。超過此值，管子可能損壞。
6. 最大漏源電流（IDSM） ：場效應(yīng)管正常工作時，漏源間所允許通過的最大電流。
7. 最大耗散功率（PDSM） ：場效應(yīng)管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。
8. 電容參數(shù) ：包括漏-源電容（Cds）、漏-襯底電容（Cdu）、柵-漏電容（Cgd）等，這些參數(shù)影響場效應(yīng)管的頻率特性和開關(guān)速度。

P溝道場效應(yīng)管

P溝道場效應(yīng)管（P-Channel Field Effect Transistor，簡稱P-FET）的導(dǎo)電溝道主要由空穴組成，這些空穴是P型半導(dǎo)體材料中的多數(shù)載流子。與N溝道場效應(yīng)管相反，P溝道場效應(yīng)管在柵極與源極之間施加正電壓時，柵極下方的N型區(qū)域（或稱為耗盡層）會擴(kuò)展，從而壓縮P型半導(dǎo)體中的導(dǎo)電溝道，控制電流流動。

主要參數(shù) ：

P溝道場效應(yīng)管的主要參數(shù)與N溝道場效應(yīng)管類似，但具體數(shù)值和含義可能因管子類型（如增強(qiáng)型或耗盡型）而異。以下是一些共通的參數(shù)：

1. 開啟電壓（Vth或VGS(th)） ：對于P溝道增強(qiáng)型FET，Vth通常為負(fù)值；而對于耗盡型FET，Vth可能為零或正值。
2. 夾斷電壓（Vp或VGS(off)） ：耗盡型FET特有的參數(shù)，當(dāng)VGS等于此值時，導(dǎo)電溝道被完全夾斷，漏極電流（ID）為零。
3. 飽和漏極電流（IDSS） ：耗盡型FET在VGS=0時的漏極電流。
4. 跨導(dǎo)（gm） ：同樣表示柵源電壓VGS對漏極電流ID的控制能力。
5. 漏源擊穿電壓（BVDS） 、 最大漏源電流（IDSM） 、 最大耗散功率（PDSM） 等參數(shù)的含義與N溝道場效應(yīng)管相同。
6. 電容參數(shù) ：包括漏-源電容、漏-襯底電容、柵-漏電容等，同樣影響場效應(yīng)管的頻率特性和開關(guān)速度。

結(jié)構(gòu)與工作原理

結(jié)構(gòu)

N溝道和P溝道場效應(yīng)管在結(jié)構(gòu)上類似，但材料摻雜類型和電源極性相反。以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例，其結(jié)構(gòu)通常包括一塊N型半導(dǎo)體材料，在兩側(cè)各擴(kuò)散一個高雜質(zhì)濃度的P+區(qū)，形成兩個不對稱的P+N結(jié)（即耗盡層）。兩個P+區(qū)并聯(lián)在一起，引出一個電極作為柵極（G），在N型半導(dǎo)體的兩端各引出一個電極分別作為源極（S）和漏極（D）。

工作原理

N溝道和P溝道場效應(yīng)管的工作原理基于電場對半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的控制。以N溝道增強(qiáng)型FET為例，當(dāng)柵源電壓VGS小于開啟電壓Vth時，管子處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)VGS大于Vth時，柵極下方的P型區(qū)域形成反型層（即由電子組成的導(dǎo)電溝道），漏極和源極之間開始有電流流動。隨著VGS的增加，導(dǎo)電溝道變寬，漏極電流ID增大。同時，漏源電壓VDS也會影響ID的大小，但主要控制作用來自VGS。

P溝道場效應(yīng)管的工作原理與N溝道場效應(yīng)管相似，但電源極性和載流子類型相反。在P溝道增強(qiáng)型FET中，當(dāng)柵源電壓VGS大于開啟電壓Vth（負(fù)值）時，管子開始導(dǎo)電；而在耗盡型FET中，即使VGS為零或正值較小時，管子也可能處于導(dǎo)電狀態(tài)。

總結(jié)

N溝道場效應(yīng)管和P溝道場效應(yīng)管是兩種重要的電子器件，它們在結(jié)構(gòu)和工作原理上有所相似但也有所不同。通過改變柵源電壓VGS的大小，可以控制導(dǎo)電溝道的寬度和漏極電流ID的大小，從而實(shí)現(xiàn)信號的放大、開關(guān)等功能。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求選擇合適的管子類型和參數(shù)。