
【电】 field-effect tube
场效应晶体管(Field-Effect Transistor,FET)是一种利用电场效应控制电流的三端半导体器件,其核心特征是通过栅极电压调节导电沟道的导通状态。作为电压控制型器件,它与双极型晶体管(BJT)的电流控制机制形成本质区别。
结构组成
典型FET包含三个电极:源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)。以金属-氧化物半导体场效应管(MOSFET)为例,其结构由半导体衬底、绝缘氧化层和金属栅极构成,根据掺杂类型可分为N沟道与P沟道两种基本形态(参考:《半导体器件物理与工艺》第三版)。
工作机理
当栅极施加偏置电压时,会在半导体表面形成反型层作为导电通道。以N-MOSFET为例,正栅压使P型衬底表面产生电子积累层,形成源漏极间的低阻通路。漏极电流$ID$与栅源电压$V{GS}$满足平方律关系: $$ I_D = mun C{ox} frac{W}{L} left( (V{GS}-V{th})V{DS} - frac{1}{2}V{DS} right) $$ 该公式源自IEEE Transactions on Electron Devices期刊的器件建模研究。
主要分类
典型应用
• 功率放大电路中的射频MOSFET(IEEE Microwave Magazine)
• CMOS逻辑门电路的核心开关元件
• 电源管理芯片中的功率开关器件(参考:Texas Instruments技术文档)
场效应管(Field Effect Transistor, FET)是一种利用电场效应控制电流的半导体器件,属于电压控制型单极型晶体管。以下是其核心概念和原理的综合解析:
核心定义
场效应管通过输入回路的电场效应调节输出回路电流,仅依赖多数载流子(电子或空穴)导电,因此被称为单极型晶体管。其输入阻抗极高(可达10⁸~10⁹Ω),几乎不取电流,适合低功耗场景。
主要特点
主要类型
电极结构
包含三个电极:
电场控制机制
输出特性曲线
转移特性公式
恒流区的漏极电流近似为:
$$
ID = I{DSS} left(1 - frac{U_{GS}}{VP}right)
$$
其中,(I{DSS})为饱和电流,(V_P)为夹断电压。
场效应管广泛用于放大电路(如射频放大器)、开关电路(如电源管理芯片)及集成电路(如CPU、存储器)。其低功耗特性使其在便携式电子设备中尤为重要。
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