场效应管的工作原理及应用

场效应管的工作原理及应用
    场效应管（用FET表示）与晶体管的控制机理不同，它是利用输入电压去控制输出电流的一种半导体器件。根据结构和工作原理不同分为绝缘栅型（又称MOS管或MOS－FET）场效应管和结型（JFET）场效应管两大类型。与晶体管相比，它具有输入电阻高，制造工艺简单，特别适合大规模集成等诸多优点，因此得到了广泛的应用。
    1.FET的工作原理和放大作用
    为了说明FET的工作原理和放大作用，我们先从一个简单而实用的亮度调整电路谈起。
图1是一个用MOSFET构成的亮度调整由路。

    由图1可见。如果我们旋动调节旋钮（调节图中RW电位器）就可以改变MOSFET的输入电压VGS，实现控制灯泡电流、改变灯光亮度的目的。电阻R1和R2的阻值决定了控制电压的范围，R1主要决定输入控制电压VGS的最大值，R2主要决定输入控制电压VGS的起始值。由于R1和R2的值可取得很大，因此可减少控制回路的电流，节省电能。并联在输入端的稳压二极管D2用来限制输入控制电压VGS，使 VGS不超过1OV，以保护 MOSFET。那么 MOSFET是如何实现用输入电压VGS去控制输出电流ID的呢？又为什么电路中的 R1和 R2可选得很大呢？这正是由MOSFET的控制机理和结构来实现的。MOSFET有N沟道和P沟道两种类型，每种类型又分为增强型和耗尽型，即N为道增强型、N沟还耗尽型、P沟道增强型和P为道耗尽型四种MOS管，我们在图1光度调整电路中所采用的MOS管为N沟道增强型MOSFET。它的结构及符号如图2（a）、（b）所示。它是在一块P型硅片上扩散两个相距很近的高掺杂N型区（用N＋表示），并分别从两个N型区上引出两个电极，分别称为源极（用S表示）和漏极（用D表示），在源区和漏区之间的衬底表面覆盖一层很薄的绝缘层，再在这绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极（用G表示），因此，栅极与其它两电极之间是绝缘的，故输入电阻极高。另外，从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极（用B表示），在分立元件中，常将B与源极S相连，而在集成电路中，B和S一般是不相连的、由图2（a）可见，增强型MOSFET的漏区和源区之间被P型衬底隔开，好像两个“背对背’连接的二极管。所以，当不加栅极电压（即VGS＝0）时，不论漏极、源极之间加什么极性的电压。总有一个PN结处于反偏，在忽略反向饱和电流的情况下。漏极电流ID≈0。此时，可近似地认为MOS管处于截止状态。当栅极和源极间加正向电压（即VGS＞0）时，同时将衬底与源极短接，则在栅极金属板与半导体之间的绝缘层产生一个垂直电场，这个电场吸引衬底和两个N＋区的电子，VGS越大，吸引的自由电子数越多。表面层空穴数越少，当VGS超过某一临界值VT（称为开启电压），将最终使表面层的电子数多于空穴数，使衬底表面由原来的P型转变为N型，且与两个N＋区连通，形成漏区和源区间的导电沟道（N沟道）。此时，如果在漏极和源极之间加正向电压（VGS＞0），就会有电流经沟道到达源 极，形成漏极电流ID。MOS管处于导通状态，如图3所示。
    很显然。VGS越大，导电沟道越宽，沟道电阻越小，ID越大，这就是增强型MOSFET  VGS控制漏极电流ID的物理过程。前述的灯光亮度调整电路正是利用了N沟道增强型MOS－FET的这一工作原理，实现灯光亮度线也可调的。即增大R2’（＝R2＋kRw），可增大VGS电压，从而使ID增加，使灯泡亮度增加。相反，调小R2’，使VGS电压减少，ID减小，使灯泡亮度减小。也正是由于MOSFET是一种电压控制器件，即控制量是电压而不是电流，才可以将R1和R2的值选得很大，从而使控制回路电流减小，达到节省电能的目的。
实际上，N沟道耗尽型MOSFET在结构上与N沟道增强型MOSFET很相似，结构和符号如图4（a）（b）所示。耗尽型MOSFET和增强型MOSFET的区别仅在于：在棚极不加电压（VGS＝0）时，耗尽型MOSFET的漏极和源极间已有导电沟道存在，这沟道在制造管子时就已经在漏、源极之间做成了。因此，若有VGS＞0，就有漏极电流ID，如果加正向栅压（VGS＞0），沟道将在原有基础上加宽，使导电能力提高，漏极电流ID增大。反之，如果加一负向栅压（VGS＜0＝，则由于负栅极在沟道中感应一定的正电荷，使沟道变窄。沟道电阻增大，导电能力减弱，漏极电流ID减小，所以，负栅压起消耗原始沟道的作用。当负向栅压增大到某一临界值VGS＝-Vp（Vp称为夹断电压）时，沟道全部消失，使漏极电流ID≈0，管子截止。因此耗尽型MOSFET的VGS通过调整沟道宽度来实现对漏极电流ID的控制，这与增强型MOSFET的工作原理是相似的，不同点仅在于，耗尽型MOSFET的栅压对N沟道可工作在VGS≤0或VGS＞0的情况下，而增强型MOSFET的栅压对N沟道只能工作在VGS＞O的情况下。
2.FET的变阻特性
FET除了前述的放大特性外，它的另一种特性是变阻特性，这种变阻特性是|VDS|较小时所特有的。对N沟道增强型MOSFET来说，当VDS较小，即满足VDS＜＜（VGS－VT）时。VDS对导电沟道的影响可以忽略。当栅源电压VGS一定时，导电沟道的大小基本是一定的，沟道电阻也是一定的，当VGS增加时，导电沟道也加宽，使沟道电阻变小。从这个意义上讲，FET像一个受栅压VGs控制的可变电阻器，在VGS控制下，其阻值可在几十欧～几兆欧之间变化。利用FET的这一特点，可用FET作成电压可控的可调电阻。实践中这种例子很多，如我们平时使用的收音机、电视机，实际接收到的电信号由于发射机功率的不同和传播条件的不同，各个台信号强弱不一，其范围可以从几十uV～几百mV。在这种情况下，要使接收机（收音机或电视机等）的输出电平变化尽可能小，经常需对接收机的增益实现自动控制（又称AGC），做到当收到的电台信号较弱时，使增益自动提高，而收到的电台信号较强时。又使增益自动降低，以保证我们看到或收到的信号的稳定性。利用MOSFET的可变电阻特性，就可以实现这种自动增益控制。图5就是能完成这种自动控 制的AGC电路。
    图5中，A1是集成放大器，它的电压放大倍数（又称电压增益）Av＝R2/R1＋R2（1＋R3/Rw）。显然，当Rw变化时，Av会向相反的方向变化，即Rw增大时，Av减小；Rw减小时，Av增大，这里的可变电阻Rw就是用MOSFET构成的。它的控制过程如下：输出电压经整流、滤波后，变成直流电压去控制MOSFET的棚极，以便控制场效管的等效电阻Rw（注意VDS较小时FET工作在可变电阻区，具有变阻特性）。显然，收到的目标信号（即电台广播信号）电压幅度越高，即目标信号越强，整流、滤波（在以后讲座中介绍）后的直流电压越高，由耗尽型MOSFET构成的可变电阻值越高，即Rw越大，于是电压增益Av＝R2/R1＋R2（1＋R3/Rw）降低；反之，若接收的目标信号较弱。整流、滤波后的直流电压也较低，经A2反相放大后直流电压|-VGS|也较小；用它去控制耗尽MOSFET的栅极，使Rw减小，于是电压增益Av增大，从而实现了电压放大倍数（电压增益）的自动控制。
    3.FET的开关特性
    在讨论M0SFET的工作原理时已经知道，对N沟道增强型MOSFET，当VGS小于开启电压VT，即VGS＜VT时，管子处于截止状态；当VGS大于开启电压 VT，即VGS＞VT时，管子处于导通状态。对N沟道耗尽型MOSFET，当|-VGS|＞|-Vp|时，管子截止；|-VGS|＜|-Vp|时，管子导通，因此，FET的另一个特性就是它的开关特性。当用作电子开关时，由于MOSFET接通时漏极和源极之间直接连通，不存在直流漂移，而且控制栅极与信号通路是绝缘的，控制通路与信号通路之间没有直流电流，所以，MOSFET较晶体管更适合作理想的开关元件。作为应用MOSFET作电子开关的实例，我们介绍一种非常简单的触摸电子开关，其电路如图6所示。
    电路利用MOSFET栅极绝缘的高输入阻抗特性，当电路接通电源后，由于A、B间开路，并联在栅极和源极之间的电容C没有充电回路，C两端的电压力OV，即VGS＝0，所以增强型MOSEFT处于截止状态，（相当于开关断开），ID≈0（一般小于1uA），继电器不吸会。当手指接触上面一组接点A、B时，电流通过皮肤和A、B点对电容C充电，因C容量很小，所以两端电压VGs在很短的时间内便可充到供电电源电压值，此正向VGS使MOSFET导通。这时电容C经栅极和源极缓慢放电，但栅源电阻可高达1010Ω，放电时间常数很大，即电路能在较长时间内保持导通状态（相当于开关闭合接通）。只有当用手触摸接点C、D时才为电容C提供了放电回路，使电路恢复到关断状态．电路中的二极管D是用来旁路当电流停止通过继电器线圈时产生的自感电动势。这种电动势如果不被旁路，其极性正好与电源电压串联加在漏极、源极间，容易损坏管子。
上面介绍的是N沟道MOSFET。P沟道MOSFET除了导电沟道不同于N沟道MOSFET外，在控制机理上是一样的，即VGs改变，导致沟道宽度改变，致使漏极电流ID改变，完成了VGS对输出电流ID。的控制。这里不冉赘述。
4.MOSFET与晶体管的比较
MOSFET和晶体管都是具有受控作用的半导体器件，但具体性能上两者还有各自的特点。掌握它们各自的特点，对我们大有好处。MOSFET和晶体管各自的特白如下；
（1）MOSFET温度稳定性好，并存在零温度系数点。而晶体管受温度的影响较大，因此，在环境温度变化较大的场合下，采用FET更为合适。
（2）用作放大时，晶体管输入端的发射结为正向偏置，输入电阻较小，约几KΩ。而MOSFET栅源间有绝缘层隔离，输入电阻极高，可高达 1010Ω以上。因此，MOSFET放大级对前级的放大能力影响很小。
（3）MOSFET的输入电阻极高，所以，一但棚极感应上少量电荷，就很难泄放掉。MOSFET的绝缘层很薄，极间电容CGS很小，当带电荷的物体靠近它的栅极时，感应少量电荷就会产生很高的电压，将薄绝缘层击穿，损坏MOS管。因此，使用MOSFET时，要特别小心，尤其是焊接MOS管时，电烙铁外壳要良好接地。管子存放时，应使MOS管的栅极和源极短接，避免栅极悬空。
（4）晶体管由于发射区和集电区结构上的不对称，所以正常使用时，发射极和集电极是不能互换的，而MOSFET在结构上是对称的，所以源极和漏极可以互换使用，但要注意，分立元件的MOSFET，有时厂家已将衬底和源极在管内短接，遇到这种情况时，漏极和源极就不能互换使用了。
（5）耗尽型MOSFET的栅压既可以是正压，也可以是负压，灵活性较大。而增强MOSFET的栅压和晶体管的基极偏压只能是一种极性。
    （6）MOSFET制造工艺简单，功耗小，封装密度极高，适合于大规模、超大规模集成电路。而晶体管电路的放大倍数具有（增益）高，非线性失真小等优点，所以，在分立元件电路和中、小规模集成电路中有一定优势。
    （7）MOSFET在小电流、低电压工作时，漏极和源极间可以等效为受栅压控制的可变电阻器，即所谓压控变阻器。它的这一特点，被广泛地应用于自动增益控制  （AGC）和电压衰减器中。
    （8）MOSFET和晶体管均可用作放大或用作电子开关。当用作放大时，晶体管单级放大器较MOSFET单级放大器的放大能力要高很多。但用作电子开关时，由于 MOSFET接通时漏极、源极之间不存在固有的直流漂移，而且控制极（栅极）与信号通路是绝缘的，控制通路与信号通路之间无直流电流，所以，MOSFET较晶体管更适合用作理想的开关元件。
    5.结型场效应管
    除了上述的MOSFET之外，还有一种结型场效应管。结型场效应管（用JFET表示）也有N沟道和P沟道两种类型，但结构不同于MOSFET。它的结构示意图和电路符号分别如图7（a）、（b）和图8（a）、（b）所示。
    N沟道JPET如图7所示、它是在一块N型硅棒两侧扩散两层高掺杂的P型区（用P＋表示），从两个P型区引出两个电极并联在一起，称为栅极（G）。在硅棒两端引出两个电极，分别称为源极  （S）和漏极（D）P＋区和N棒间形成耗尽区，耗尽区宽度主要在N区一侧，由于耗尽区不导电，因此，在VDS的作用下，N区中的多数载流子—一电子只能沿两个耗尽区之间的狭长路径（N型导电沟道）自源极向漏极运动，形成漏极电流ID。
同样，以P型硅棒为基体，可构成P为道JFET，如图8所示。
JFET与MOSFET相似，也是利用栅源电压控制导电沟道的宽度，达到控制漏极电流的目的。区别仅仅在于沟道形成的原理和控制方式不同。
JFET的工作原理与耗尽型MOSFET相同，但由于耗尽型MOSFET栅极、源极间存在绝缘层，不管栅压是正压还是负压，都不会出现栅极电流，均能保证栅极电压对漏极电流的控制作用；而JFET栅源间为PN结，要保证栅极电压对漏极电流的控制作用，栅极电压只能为一种极性，即栅极、源极间电压极性应保证PN结处于反偏状态，不允许出现栅极电流。所以，正常工作时，N沟道JFET的栅源电压VGs应加负压， P沟道JFET的栅源电压VGs应加正压。在这一点上，它不如MOSFET灵活。
由于JFET的栅、源间PN结是区向偏置，它的输入电阻虽比晶体管大得多，但却较MOSFET的输入电阻低，所以，现在最常用的场效应管是MOSFET。而JFET的应用正在呈现逐渐减少的趋势。
思考题；
1.要用一N沟道增强型MOSFET做压控电阻。要使其等效电阻在原有阻值基础上减小，栅极控制电压在原有基础上应如何调整？
2.某信号源（电压源）负载能力有限，为了保证信号源不过载，后接的单级放大器应选用晶体管来做还是应选用MOSFET来做？为对么？
万用表检测功率场效应管
    VMOS管又叫功率场效应管，它具有输入阻抗高（大于108Ω）、驱动电流小（0.1mA左右）、开关速度快、高频特性好、负电流温度系数，热稳定性好、高度线性化的跨导、耐高压（最高可达1200V）、工作电流大（1.5A至100A）、输出功率大（1至250W）等优点。因此，它在功率放大器、彩色显示器、大屏幕彩色电视机中都有广泛应用。由于功率场效应管的结构与一般晶体管不同，用万用表判断其性能好坏、类型、电极的方法也不同。下面介绍用万用表检测功率场效应管的技巧。
    1．栅极G的判定
    用万用表 R×100Ω挡，测量功率场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值，其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆，这时两表笔所接的引脚是D极与S极，则另一引脚未接表笔为G极。
    2．漏极D、源极S及类型的判定
用万用表 R×10kΩ挡测量D极与S极之间正、反向电阻值，正向电阻值约为  0.2×10KΩ，反向电阻值在（5～∞）×100KΩ。在测反向电阻时，红表笔所接引脚不变，黑表笔脱离所接引脚后，与G极触碰一下，然后黑表笔去接原引脚，此时会出现两种可能：
（1）若万用表读数由原来较大阻值变为零（0×100KΩ），则此时红表笔所接为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触发G极有效（使功率场效应管D极与S极之间正、反向电阻值均为OΩ），则该场效应管为N沟道型。
（2）若万用表读数仍为较大值，则黑表笔接回原引脚不变，改用红表笔去触碰G极，然后红表笔接回原引脚，此时万用表读数由原来阻值较大变为0Ω，则此时黑表笔所接为S极，红表笔所接为D极。用红表笔触发G极有效，该场效应管为P沟道型。
    3．功率场效应管的好坏判别
    用万用表R×10KΩ挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值。如果出现两次及两次以上电阻值较小（几乎为0×KΩ，则该场效应管为损坏；如果仅出现一次电阻值较小（一般为数百欧姆），其余各次测量电阻值均为无穷大，还需作进一步判断。用万用表R×KΩ挡测量D极与S极之间的正、反电阻值。对于N沟道VMOS管，红表笔接S极，黑表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值。若测得正、反向电阻值均为0Ω，该VMOS管为好的，对于P沟道VMOS管，黑表笔接S极，红表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值，若测得正、反向电阻值均为0Ω，则该VMOS管是好的。否则表明VMOS管已损坏。
    4．跨导大小的检测
    对N为道VMOS管，用万用表R×KΩ挡，红表笔接S极，黑表笔接D极，此时G极开路万用表指针偏转较小，用手接触G极，这时万用表指针会明显地偏转，偏转量愈大，说明跨导愈高。
    对P沟道VMOS管，用万用表R×KΩ挡，黑表笔接S极，红表笔接D极，此时G极开路万用表指针偏转较小。用手接触G极，这时万用表指针明显地偏转，偏转量愈大，说明跨导愈高。
    应注意的是，有少数VMOS管在G、S极之间接有保护二极管，以上检测方法不再适用。
    5．检测举例
图1所示VMOS管2SK727，用MF47型万用表测量步骤如下：
（1）用R×100Ω挡，测量VMOS管任意两引脚之间的正、反向电阻值，当红表笔接②脚，黑表笔接③脚时，万用表读数为800Ω，其余多次万用表读数均为无穷大，则①为G极。
    （2）用R×10KΩ挡测量D极与S极之间电阻值，当红表笔接②脚，黑麦笔接③脚，此时万用表读数为 0.3×10KΩ；当万用表红表笔接③脚黑表笔接②脚，万用表读数为 ∞，这时红表笔接③不动，黑表笔先触碰①脚后，然后黑表笔接回到③脚，万用表读数为0Ω。此时红表笔所接③脚为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触碰G有效，表明2SK727属N沟道管，图1所示的①、②、③脚分别为G极、D极、S极。
    （3）跨导大小的检测
    2SK727管属 N为道管，用 R×10KΩ挡，红表笔接 S极，黑表笔接D极，此时G极开路，万用表指针指在∞处，用手接触G极，万用表针偏转至 10×10KΩ处，指针偏转角度较大，说明跨导较大。
6．一些常见功率场效应管电极排列
K1529、K200、K1530、K413、J201、Jll8．K423、K727、IRF730、IRF840管的电极排列如图2所示。K214．K1058、J77、J162管的电极排列如图3所示。
    K246．J103、K373、K30、K170、J74管的电极排列如图4所示。
    
场效应管的工作原理及应用
    场效应管（用FET表示）与晶体管的控制机理不同，它是利用输入电压去控制输出电流的一种半导体器件。根据结构和工作原理不同分为绝缘栅型（又称MOS管或MOS－FET）场效应管和结型（JFET）场效应管两大类型。与晶体管相比，它具有输入电阻高，制造工艺简单，特别适合大规模集成等诸多优点，因此得到了广泛的应用。
    1.FET的工作原理和放大作用
    为了说明FET的工作原理和放大作用，我们先从一个简单而实用的亮度调整电路谈起。图1是一个用MOSFET构成的亮度调整由路。由图1可见。如果我们旋动调节旋钮（调节图中RW电位器）就可以改变MOSFET的输入电压VGS，实现控制灯泡电流、改变灯光亮度的目的。电阻R1和R2的阻值决定了控制电压的范围，R1主要决定输入控制电压VGS的最大值，R2主要决定输入控制电压VGS的起始值。由于R1和R2的值可取得很大，因此可减少控制回路的电流，节省电能。并联在输入端的稳压二极管D2用来限制输入控制电压VGS，使 VGS不超过1OV，以保护 MOSFET。那么 MOSFET是如何实现用输入电压VGS去控制输出电流ID的呢？又为什么电路中的 R1和 R2可选得很大呢？这正是由MOSFET的控制机理和结构来实现的。MOSFET有N沟道和P沟道两种类型，每种类型又分为增强型和耗尽型，即N为道增强型、N沟还耗尽型、P沟道增强型和P为道耗尽型四种MOS管，我们在图1光度调整电路中所采用的MOS管为N沟道增强型MOSFET。它的结构及符号如图2（a）、（b）所示。它是在一块P型硅片上扩散两个相距很近的高掺杂N型区（用N＋表示），并分别从两个N型区上引出两个电极，分别称为源极（用S表示）和漏极（用D表示），在源区和漏区之间的衬底表面覆盖一层很薄的绝缘层，再在这绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极（用G表示），因此，栅极与其它两电极之间是绝缘的，故输入电阻极高。另外，从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极（用B表示），在分立元件中，常将B与源极S相连，而在集成电路中，B和S一般是不相连的、由图2（a）可见，增强型MOSFET的漏区和源区之间被P型衬底隔开，好像两个“背对背’连接的二极管。所以，当不加栅极电压（即VGS＝0）时，不论漏极、源极之间加什么极性的电压。总有一个PN结处于反偏，在忽略反向饱和电流的情况下。漏极电流ID≈0。此时，可近似地认为MOS管处于截止状态。当栅极和源极间加正向电压（即VGS＞0）时，同时将衬底与源极短接，则在栅极金属板与半导体之间的绝缘层产生一个垂直电场，这个电场吸引衬底和两个N＋区的电子，VGS越大，吸引的自由电子数越多。表面层空穴数越少，当VGS超过某一临界值VT（称为开启电压），将最终使表面层的电子数多于空穴数，使衬底表面由原来的P型转变为N型，且与两个N＋区连通，形成漏区和源区间的导电沟道（N沟道）。此时，如果在漏极和源极之间加正向电压（VGS＞0），就会有电流经沟道到达源 极，形成漏极电流ID。MOS管处于导通状态，如图3所示。
    很显然。VGS越大，导电沟道越宽，沟道电阻越小，ID越大，这就是增强型MOSFET  VGS控制漏极电流ID的物理过程。前述的灯光亮度调整电路正是利用了N沟道增强型MOS－FET的这一工作原理，实现灯光亮度线也可调的。即增大R2’（＝R2＋kRw），可增大VGS电压，从而使ID增加，使灯泡亮度增加。相反，调小R2’，使VGS电压减少，ID减小，使灯泡亮度减小。也正是由于MOSFET是一种电压控制器件，即控制量是电压而不是电流，才可以将R1和R2的值选得很大，从而使控制回路电流减小，达到节省电能的目的。
实际上，N沟道耗尽型MOSFET在结构上与N沟道增强型MOSFET很相似，结构和符号如图4（a）（b）所示。耗尽型MOSFET和增强型MOSFET的区别仅在于：在棚极不加电压（VGS＝0）时，耗尽型MOSFET的漏极和源极间已有导电沟道存在，这沟道在制造管子时就已经在漏、源极之间做成了。因此，若有VGS＞0，就有漏极电流ID，如果加正向栅压（VGS＞0），沟道将在原有基础上加宽，使导电能力提高，漏极电流ID增大。反之，如果加一负向栅压（VGS＜0＝，则由于负栅极在沟道中感应一定的正电荷，使沟道变窄。沟道电阻增大，导电能力减弱，漏极电流ID减小，所以，负栅压起消耗原始沟道的作用。当负向栅压增大到某一临界值VGS＝-Vp（Vp称为夹断电压）时，沟道全部消失，使漏极电流ID≈0，管子截止。因此耗尽型MOSFET的VGS通过调整沟道宽度来实现对漏极电流ID的控制，这与增强型MOSFET的工作原理是相似的，不同点仅在于，耗尽型MOSFET的栅压对N沟道可工作在VGS≤0或VGS＞0的情况下，而增强型MOSFET的栅压对N沟道只能工作在VGS＞O的情况下。
2.FET的变阻特性
FET除了前述的放大特性外，它的另一种特性是变阻特性，这种变阻特性是|VDS|较小时所特有的。对N沟道增强型MOSFET来说，当VDS较小，即满足VDS＜＜（VGS－VT）时。VDS对导电沟道的影响可以忽略。当栅源电压VGS一定时，导电沟道的大小基本是一定的，沟道电阻也是一定的，当VGS增加时，导电沟道也加宽，使沟道电阻变小。从这个意义上讲，FET像一个受栅压VGs控制的可变电阻器，在VGS控制下，其阻值可在几十欧～几兆欧之间变化。利用FET的这一特点，可用FET作成电压可控的可调电阻。实践中这种例子很多，如我们平时使用的收音机、电视机，实际接收到的电信号由于发射机功率的不同和传播条件的不同，各个台信号强弱不一，其范围可以从几十uV～几百mV。在这种情况下，要使接收机（收音机或电视机等）的输出电平变化尽可能小，经常需对接收机的增益实现自动控制（又称AGC），做到当收到的电台信号较弱时，使增益自动提高，而收到的电台信号较强时。又使增益自动降低，以保证我们看到或收到的信号的稳定性。利用MOSFET的可变电阻特性，就可以实现这种自动增益控制。图5就是能完成这种自动控 制的AGC电路。
    图5中，A1是集成放大器，它的电压放大倍数（又称电压增益）Av＝R2/R1＋R2（1＋R3/Rw）。显然，当Rw变化时，Av会向相反的方向变化，即Rw增大时，Av减小；Rw减小时，Av增大，这里的可变电阻Rw就是用MOSFET构成的。它的控制过程如下：输出电压经整流、滤波后，变成直流电压去控制MOSFET的棚极，以便控制场效管的等效电阻Rw（注意VDS较小时FET工作在可变电阻区，具有变阻特性）。显然，收到的目标信号（即电台广播信号）电压幅度越高，即目标信号越强，整流、滤波（在以后讲座中介绍）后的直流电压越高，由耗尽型MOSFET构成的可变电阻值越高，即Rw越大，于是电压增益Av＝R2/R1＋R2（1＋R3/Rw）降低；反之，若接收的目标信号较弱。整流、滤波后的直流电压也较低，经A2反相放大后直流电压|-VGS|也较小；用它去控制耗尽MOSFET的栅极，使Rw减小，于是电压增益Av增大，从而实现了电压放大倍数（电压增益）的自动控制。
    3.FET的开关特性
    在讨论M0SFET的工作原理时已经知道，对N沟道增强型MOSFET，当VGS小于开启电压VT，即VGS＜VT时，管子处于截止状态；当VGS大于开启电压 VT，即VGS＞VT时，管子处于导通状态。对N沟道耗尽型MOSFET，当|-VGS|＞|-Vp|时，管子截止；|-VGS|＜|-Vp|时，管子导通，因此，FET的另一个特性就是它的开关特性。当用作电子开关时，由于MOSFET接通时漏极和源极之间直接连通，不存在直流漂移，而且控制栅极与信号通路是绝缘的，控制通路与信号通路之间没有直流电流，所以，MOSFET较晶体管更适合作理想的开关元件。作为应用MOSFET作电子开关的实例，我们介绍一种非常简单的触摸电子开关，其电路如图6所示。
    电路利用MOSFET栅极绝缘的高输入阻抗特性，当电路接通电源后，由于A、B间开路，并联在栅极和源极之间的电容C没有充电回路，C两端的电压力OV，即VGS＝0，所以增强型MOSEFT处于截止状态，（相当于开关断开），ID≈0（一般小于1uA），继电器不吸会。当手指接触上面一组接点A、B时，电流通过皮肤和A、B点对电容C充电，因C容量很小，所以两端电压VGs在很短的时间内便可充到供电电源电压值，此正向VGS使MOSFET导通。这时电容C经栅极和源极缓慢放电，但栅源电阻可高达1010Ω，放电时间常数很大，即电路能在较长时间内保持导通状态（相当于开关闭合接通）。只有当用手触摸接点C、D时才为电容C提供了放电回路，使电路恢复到关断状态．电路中的二极管D是用来旁路当电流停止通过继电器线圈时产生的自感电动势。这种电动势如果不被旁路，其极性正好与电源电压串联加在漏极、源极间，容易损坏管子。
上面介绍的是N沟道MOSFET。P沟道MOSFET除了导电沟道不同于N沟道MOSFET外，在控制机理上是一样的，即VGs改变，导致沟道宽度改变，致使漏极电流ID改变，完成了VGS对输出电流ID。的控制。这里不冉赘述。
4.MOSFET与晶体管的比较
MOSFET和晶体管都是具有受控作用的半导体器件，但具体性能上两者还有各自的特点。掌握它们各自的特点，对我们大有好处。MOSFET和晶体管各自的特白如下；
（1）MOSFET温度稳定性好，并存在零温度系数点。而晶体管受温度的影响较大，因此，在环境温度变化较大的场合下，采用FET更为合适。
（2）用作放大时，晶体管输入端的发射结为正向偏置，输入电阻较小，约几KΩ。而MOSFET栅源间有绝缘层隔离，输入电阻极高，可高达 1010Ω以上。因此，MOSFET放大级对前级的放大能力影响很小。
（3）MOSFET的输入电阻极高，所以，一但棚极感应上少量电荷，就很难泄放掉。MOSFET的绝缘层很薄，极间电容CGS很小，当带电荷的物体靠近它的栅极时，感应少量电荷就会产生很高的电压，将薄绝缘层击穿，损坏MOS管。因此，使用MOSFET时，要特别小心，尤其是焊接MOS管时，电烙铁外壳要良好接地。管子存放时，应使MOS管的栅极和源极短接，避免栅极悬空。
（4）晶体管由于发射区和集电区结构上的不对称，所以正常使用时，发射极和集电极是不能互换的，而MOSFET在结构上是对称的，所以源极和漏极可以互换使用，但要注意，分立元件的MOSFET，有时厂家已将衬底和源极在管内短接，遇到这种情况时，漏极和源极就不能互换使用了。
（5）耗尽型MOSFET的栅压既可以是正压，也可以是负压，灵活性较大。而增强MOSFET的栅压和晶体管的基极偏压只能是一种极性。
    （6）MOSFET制造工艺简单，功耗小，封装密度极高，适合于大规模、超大规模集成电路。而晶体管电路的放大倍数具有（增益）高，非线性失真小等优点，所以，在分立元件电路和中、小规模集成电路中有一定优势。
    （7）MOSFET在小电流、低电压工作时，漏极和源极间可以等效为受栅压控制的可变电阻器，即所谓压控变阻器。它的这一特点，被广泛地应用于自动增益控制  （AGC）和电压衰减器中。
    （8）MOSFET和晶体管均可用作放大或用作电子开关。当用作放大时，晶体管单级放大器较MOSFET单级放大器的放大能力要高很多。但用作电子开关时，由于 MOSFET接通时漏极、源极之间不存在固有的直流漂移，而且控制极（栅极）与信号通路是绝缘的，控制通路与信号通路之间无直流电流，所以，MOSFET较晶体管更适合用作理想的开关元件。
    5.结型场效应管
    除了上述的MOSFET之外，还有一种结型场效应管。结型场效应管（用JFET表示）也有N沟道和P沟道两种类型，但结构不同于MOSFET。它的结构示意图和电路符号分别如图7（a）、（b）和图8（a）、（b）所示。
    N沟道JPET如图7所示、它是在一块N型硅棒两侧扩散两层高掺杂的P型区（用P＋表示），从两个P型区引出两个电极并联在一起，称为栅极（G）。在硅棒两端引出两个电极，分别称为源极  （S）和漏极（D）P＋区和N棒间形成耗尽区，耗尽区宽度主要在N区一侧，由于耗尽区不导电，因此，在VDS的作用下，N区中的多数载流子—一电子只能沿两个耗尽区之间的狭长路径（N型导电沟道）自源极向漏极运动，形成漏极电流ID。
同样，以P型硅棒为基体，可构成P为道JFET，如图8所示。
JFET与MOSFET相似，也是利用栅源电压控制导电沟道的宽度，达到控制漏极电流的目的。区别仅仅在于沟道形成的原理和控制方式不同。
JFET的工作原理与耗尽型MOSFET相同，但由于耗尽型MOSFET栅极、源极间存在绝缘层，不管栅压是正压还是负压，都不会出现栅极电流，均能保证栅极电压对漏极电流的控制作用；而JFET栅源间为PN结，要保证栅极电压对漏极电流的控制作用，栅极电压只能为一种极性，即栅极、源极间电压极性应保证PN结处于反偏状态，不允许出现栅极电流。所以，正常工作时，N沟道JFET的栅源电压VGs应加负压， P沟道JFET的栅源电压VGs应加正压。在这一点上，它不如MOSFET灵活。
由于JFET的栅、源间PN结是区向偏置，它的输入电阻虽比晶体管大得多，但却较MOSFET的输入电阻低，所以，现在最常用的场效应管是MOSFET。而JFET的应用正在呈现逐渐减少的趋势。
思考题；
1.要用一N沟道增强型MOSFET做压控电阻。要使其等效电阻在原有阻值基础上减小，栅极控制电压在原有基础上应如何调整？
2.某信号源（电压源）负载能力有限，为了保证信号源不过载，后接的单级放大器应选用晶体管来做还是应选用MOSFET来做？为对么？
万用表检测功率场效应管
    VMOS管又叫功率场效应管，它具有输入阻抗高（大于108Ω）、驱动电流小（0.1mA左右）、开关速度快、高频特性好、负电流温度系数，热稳定性好、高度线性化的跨导、耐高压（最高可达1200V）、工作电流大（1.5A至100A）、输出功率大（1至250W）等优点。因此，它在功率放大器、彩色显示器、大屏幕彩色电视机中都有广泛应用。由于功率场效应管的结构与一般晶体管不同，用万用表判断其性能好坏、类型、电极的方法也不同。下面介绍用万用表检测功率场效应管的技巧。
    1．栅极G的判定
    用万用表 R×100Ω挡，测量功率场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值，其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆，这时两表笔所接的引脚是D极与S极，则另一引脚未接表笔为G极。
    2．漏极D、源极S及类型的判定
用万用表 R×10kΩ挡测量D极与S极之间正、反向电阻值，正向电阻值约为  0.2×10KΩ，反向电阻值在（5～∞）×100KΩ。在测反向电阻时，红表笔所接引脚不变，黑表笔脱离所接引脚后，与G极触碰一下，然后黑表笔去接原引脚，此时会出现两种可能：
（1）若万用表读数由原来较大阻值变为零（0×100KΩ），则此时红表笔所接为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触发G极有效（使功率场效应管D极与S极之间正、反向电阻值均为OΩ），则该场效应管为N沟道型。
（2）若万用表读数仍为较大值，则黑表笔接回原引脚不变，改用红表笔去触碰G极，然后红表笔接回原引脚，此时万用表读数由原来阻值较大变为0Ω，则此时黑表笔所接为S极，红表笔所接为D极。用红表笔触发G极有效，该场效应管为P沟道型。
    3．功率场效应管的好坏判别
    用万用表R×10KΩ挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值。如果出现两次及两次以上电阻值较小（几乎为0×KΩ，则该场效应管为损坏；如果仅出现一次电阻值较小（一般为数百欧姆），其余各次测量电阻值均为无穷大，还需作进一步判断。用万用表R×KΩ挡测量D极与S极之间的正、反电阻值。对于N沟道VMOS管，红表笔接S极，黑表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值。若测得正、反向电阻值均为0Ω，该VMOS管为好的，对于P沟道VMOS管，黑表笔接S极，红表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值，若测得正、反向电阻值均为0Ω，则该VMOS管是好的。否则表明VMOS管已损坏。
    4．跨导大小的检测
    对N为道VMOS管，用万用表R×KΩ挡，红表笔接S极，黑表笔接D极，此时G极开路万用表指针偏转较小，用手接触G极，这时万用表指针会明显地偏转，偏转量愈大，说明跨导愈高。
    对P沟道VMOS管，用万用表R×KΩ挡，黑表笔接S极，红表笔接D极，此时G极开路万用表指针偏转较小。用手接触G极，这时万用表指针明显地偏转，偏转量愈大，说明跨导愈高。
    应注意的是，有少数VMOS管在G、S极之间接有保护二极管，以上检测方法不再适用。
    5．检测举例
图1所示VMOS管2SK727，用MF47型万用表测量步骤如下：
（1）用R×100Ω挡，测量VMOS管任意两引脚之间的正、反向电阻值，当红表笔接②脚，黑表笔接③脚时，万用表读数为800Ω，其余多次万用表读数均为无穷大，则①为G极。
    （2）用R×10KΩ挡测量D极与S极之间电阻值，当红表笔接②脚，黑麦笔接③脚，此时万用表读数为 0.3×10KΩ；当万用表红表笔接③脚黑表笔接②脚，万用表读数为 ∞，这时红表笔接③不动，黑表笔先触碰①脚后，然后黑表笔接回到③脚，万用表读数为0Ω。此时红表笔所接③脚为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触碰G有效，表明2SK727属N沟道管，图1所示的①、②、③脚分别为G极、D极、S极。
    （3）跨导大小的检测
    2SK727管属 N为道管，用 R×10KΩ挡，红表笔接 S极，黑表笔接D极，此时G极开路，万用表指针指在∞处，用手接触G极，万用表针偏转至 10×10KΩ处，指针偏转角度较大，说明跨导较大。
6．一些常见功率场效应管电极排列
K1529、K200、K1530、K413、J201、Jll8．K423、K727、IRF730、IRF840管的电极排列如图2所示。K214．K1058、J77、J162管的电极排列如图3所示。
    K246．J103、K373、K30、K170、J74管的电极排列如图4所示。
    
场效应管的工作原理及应用
    场效应管（用FET表示）与晶体管的控制机理不同，它是利用输入电压去控制输出电流的一种半导体器件。根据结构和工作原理不同分为绝缘栅型（又称MOS管或MOS－FET）场效应管和结型（JFET）场效应管两大类型。与晶体管相比，它具有输入电阻高，制造工艺简单，特别适合大规模集成等诸多优点，因此得到了广泛的应用。
    1.FET的工作原理和放大作用
    为了说明FET的工作原理和放大作用，我们先从一个简单而实用的亮度调整电路谈起。图1是一个用MOSFET构成的亮度调整由路。由图1可见。如果我们旋动调节旋钮（调节图中RW电位器）就可以改变MOSFET的输入电压VGS，实现控制灯泡电流、改变灯光亮度的目的。电阻R1和R2的阻值决定了控制电压的范围，R1主要决定输入控制电压VGS的最大值，R2主要决定输入控制电压VGS的起始值。由于R1和R2的值可取得很大，因此可减少控制回路的电流，节省电能。并联在输入端的稳压二极管D2用来限制输入控制电压VGS，使 VGS不超过1OV，以保护 MOSFET。那么 MOSFET是如何实现用输入电压VGS去控制输出电流ID的呢？又为什么电路中的 R1和 R2可选得很大呢？这正是由MOSFET的控制机理和结构来实现的。MOSFET有N沟道和P沟道两种类型，每种类型又分为增强型和耗尽型，即N为道增强型、N沟还耗尽型、P沟道增强型和P为道耗尽型四种MOS管，我们在图1光度调整电路中所采用的MOS管为N沟道增强型MOSFET。它的结构及符号如图2（a）、（b）所示。它是在一块P型硅片上扩散两个相距很近的高掺杂N型区（用N＋表示），并分别从两个N型区上引出两个电极，分别称为源极（用S表示）和漏极（用D表示），在源区和漏区之间的衬底表面覆盖一层很薄的绝缘层，再在这绝缘层上覆盖一层金属薄层，形成栅极（用G表示），因此，栅极与其它两电极之间是绝缘的，故输入电阻极高。另外，从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极（用B表示），在分立元件中，常将B与源极S相连，而在集成电路中，B和S一般是不相连的、由图2（a）可见，增强型MOSFET的漏区和源区之间被P型衬底隔开，好像两个“背对背’连接的二极管。所以，当不加栅极电压（即VGS＝0）时，不论漏极、源极之间加什么极性的电压。总有一个PN结处于反偏，在忽略反向饱和电流的情况下。漏极电流ID≈0。此时，可近似地认为MOS管处于截止状态。当栅极和源极间加正向电压（即VGS＞0）时，同时将衬底与源极短接，则在栅极金属板与半导体之间的绝缘层产生一个垂直电场，这个电场吸引衬底和两个N＋区的电子，VGS越大，吸引的自由电子数越多。表面层空穴数越少，当VGS超过某一临界值VT（称为开启电压），将最终使表面层的电子数多于空穴数，使衬底表面由原来的P型转变为N型，且与两个N＋区连通，形成漏区和源区间的导电沟道（N沟道）。此时，如果在漏极和源极之间加正向电压（VGS＞0），就会有电流经沟道到达源 极，形成漏极电流ID。MOS管处于导通状态，如图3所示。
    很显然。VGS越大，导电沟道越宽，沟道电阻越小，ID越大，这就是增强型MOSFET  VGS控制漏极电流ID的物理过程。前述的灯光亮度调整电路正是利用了N沟道增强型MOS－FET的这一工作原理，实现灯光亮度线也可调的。即增大R2’（＝R2＋kRw），可增大VGS电压，从而使ID增加，使灯泡亮度增加。相反，调小R2’，使VGS电压减少，ID减小，使灯泡亮度减小。也正是由于MOSFET是一种电压控制器件，即控制量是电压而不是电流，才可以将R1和R2的值选得很大，从而使控制回路电流减小，达到节省电能的目的。
实际上，N沟道耗尽型MOSFET在结构上与N沟道增强型MOSFET很相似，结构和符号如图4（a）（b）所示。耗尽型MOSFET和增强型MOSFET的区别仅在于：在棚极不加电压（VGS＝0）时，耗尽型MOSFET的漏极和源极间已有导电沟道存在，这沟道在制造管子时就已经在漏、源极之间做成了。因此，若有VGS＞0，就有漏极电流ID，如果加正向栅压（VGS＞0），沟道将在原有基础上加宽，使导电能力提高，漏极电流ID增大。反之，如果加一负向栅压（VGS＜0＝，则由于负栅极在沟道中感应一定的正电荷，使沟道变窄。沟道电阻增大，导电能力减弱，漏极电流ID减小，所以，负栅压起消耗原始沟道的作用。当负向栅压增大到某一临界值VGS＝-Vp（Vp称为夹断电压）时，沟道全部消失，使漏极电流ID≈0，管子截止。因此耗尽型MOSFET的VGS通过调整沟道宽度来实现对漏极电流ID的控制，这与增强型MOSFET的工作原理是相似的，不同点仅在于，耗尽型MOSFET的栅压对N沟道可工作在VGS≤0或VGS＞0的情况下，而增强型MOSFET的栅压对N沟道只能工作在VGS＞O的情况下。
2.FET的变阻特性
FET除了前述的放大特性外，它的另一种特性是变阻特性，这种变阻特性是|VDS|较小时所特有的。对N沟道增强型MOSFET来说，当VDS较小，即满足VDS＜＜（VGS－VT）时。VDS对导电沟道的影响可以忽略。当栅源电压VGS一定时，导电沟道的大小基本是一定的，沟道电阻也是一定的，当VGS增加时，导电沟道也加宽，使沟道电阻变小。从这个意义上讲，FET像一个受栅压VGs控制的可变电阻器，在VGS控制下，其阻值可在几十欧～几兆欧之间变化。利用FET的这一特点，可用FET作成电压可控的可调电阻。实践中这种例子很多，如我们平时使用的收音机、电视机，实际接收到的电信号由于发射机功率的不同和传播条件的不同，各个台信号强弱不一，其范围可以从几十uV～几百mV。在这种情况下，要使接收机（收音机或电视机等）的输出电平变化尽可能小，经常需对接收机的增益实现自动控制（又称AGC），做到当收到的电台信号较弱时，使增益自动提高，而收到的电台信号较强时。又使增益自动降低，以保证我们看到或收到的信号的稳定性。利用MOSFET的可变电阻特性，就可以实现这种自动增益控制。图5就是能完成这种自动控 制的AGC电路。
    图5中，A1是集成放大器，它的电压放大倍数（又称电压增益）Av＝R2/R1＋R2（1＋R3/Rw）。显然，当Rw变化时，Av会向相反的方向变化，即Rw增大时，Av减小；Rw减小时，Av增大，这里的可变电阻Rw就是用MOSFET构成的。它的控制过程如下：输出电压经整流、滤波后，变成直流电压去控制MOSFET的棚极，以便控制场效管的等效电阻Rw（注意VDS较小时FET工作在可变电阻区，具有变阻特性）。显然，收到的目标信号（即电台广播信号）电压幅度越高，即目标信号越强，整流、滤波（在以后讲座中介绍）后的直流电压越高，由耗尽型MOSFET构成的可变电阻值越高，即Rw越大，于是电压增益Av＝R2/R1＋R2（1＋R3/Rw）降低；反之，若接收的目标信号较弱。整流、滤波后的直流电压也较低，经A2反相放大后直流电压|-VGS|也较小；用它去控制耗尽MOSFET的栅极，使Rw减小，于是电压增益Av增大，从而实现了电压放大倍数（电压增益）的自动控制。
    3.FET的开关特性
    在讨论M0SFET的工作原理时已经知道，对N沟道增强型MOSFET，当VGS小于开启电压VT，即VGS＜VT时，管子处于截止状态；当VGS大于开启电压 VT，即VGS＞VT时，管子处于导通状态。对N沟道耗尽型MOSFET，当|-VGS|＞|-Vp|时，管子截止；|-VGS|＜|-Vp|时，管子导通，因此，FET的另一个特性就是它的开关特性。当用作电子开关时，由于MOSFET接通时漏极和源极之间直接连通，不存在直流漂移，而且控制栅极与信号通路是绝缘的，控制通路与信号通路之间没有直流电流，所以，MOSFET较晶体管更适合作理想的开关元件。作为应用MOSFET作电子开关的实例，我们介绍一种非常简单的触摸电子开关，其电路如图6所示。
    电路利用MOSFET栅极绝缘的高输入阻抗特性，当电路接通电源后，由于A、B间开路，并联在栅极和源极之间的电容C没有充电回路，C两端的电压力OV，即VGS＝0，所以增强型MOSEFT处于截止状态，（相当于开关断开），ID≈0（一般小于1uA），继电器不吸会。当手指接触上面一组接点A、B时，电流通过皮肤和A、B点对电容C充电，因C容量很小，所以两端电压VGs在很短的时间内便可充到供电电源电压值，此正向VGS使MOSFET导通。这时电容C经栅极和源极缓慢放电，但栅源电阻可高达1010Ω，放电时间常数很大，即电路能在较长时间内保持导通状态（相当于开关闭合接通）。只有当用手触摸接点C、D时才为电容C提供了放电回路，使电路恢复到关断状态．电路中的二极管D是用来旁路当电流停止通过继电器线圈时产生的自感电动势。这种电动势如果不被旁路，其极性正好与电源电压串联加在漏极、源极间，容易损坏管子。
上面介绍的是N沟道MOSFET。P沟道MOSFET除了导电沟道不同于N沟道MOSFET外，在控制机理上是一样的，即VGs改变，导致沟道宽度改变，致使漏极电流ID改变，完成了VGS对输出电流ID。的控制。这里不冉赘述。
4.MOSFET与晶体管的比较
MOSFET和晶体管都是具有受控作用的半导体器件，但具体性能上两者还有各自的特点。掌握它们各自的特点，对我们大有好处。MOSFET和晶体管各自的特白如下；
（1）MOSFET温度稳定性好，并存在零温度系数点。而晶体管受温度的影响较大，因此，在环境温度变化较大的场合下，采用FET更为合适。
（2）用作放大时，晶体管输入端的发射结为正向偏置，输入电阻较小，约几KΩ。而MOSFET栅源间有绝缘层隔离，输入电阻极高，可高达 1010Ω以上。因此，MOSFET放大级对前级的放大能力影响很小。
（3）MOSFET的输入电阻极高，所以，一但棚极感应上少量电荷，就很难泄放掉。MOSFET的绝缘层很薄，极间电容CGS很小，当带电荷的物体靠近它的栅极时，感应少量电荷就会产生很高的电压，将薄绝缘层击穿，损坏MOS管。因此，使用MOSFET时，要特别小心，尤其是焊接MOS管时，电烙铁外壳要良好接地。管子存放时，应使MOS管的栅极和源极短接，避免栅极悬空。
（4）晶体管由于发射区和集电区结构上的不对称，所以正常使用时，发射极和集电极是不能互换的，而MOSFET在结构上是对称的，所以源极和漏极可以互换使用，但要注意，分立元件的MOSFET，有时厂家已将衬底和源极在管内短接，遇到这种情况时，漏极和源极就不能互换使用了。
（5）耗尽型MOSFET的栅压既可以是正压，也可以是负压，灵活性较大。而增强MOSFET的栅压和晶体管的基极偏压只能是一种极性。
    （6）MOSFET制造工艺简单，功耗小，封装密度极高，适合于大规模、超大规模集成电路。而晶体管电路的放大倍数具有（增益）高，非线性失真小等优点，所以，在分立元件电路和中、小规模集成电路中有一定优势。
    （7）MOSFET在小电流、低电压工作时，漏极和源极间可以等效为受栅压控制的可变电阻器，即所谓压控变阻器。它的这一特点，被广泛地应用于自动增益控制  （AGC）和电压衰减器中。
    （8）MOSFET和晶体管均可用作放大或用作电子开关。当用作放大时，晶体管单级放大器较MOSFET单级放大器的放大能力要高很多。但用作电子开关时，由于 MOSFET接通时漏极、源极之间不存在固有的直流漂移，而且控制极（栅极）与信号通路是绝缘的，控制通路与信号通路之间无直流电流，所以，MOSFET较晶体管更适合用作理想的开关元件。
    5.结型场效应管
    除了上述的MOSFET之外，还有一种结型场效应管。结型场效应管（用JFET表示）也有N沟道和P沟道两种类型，但结构不同于MOSFET。它的结构示意图和电路符号分别如图7（a）、（b）和图8（a）、（b）所示。
    N沟道JPET如图7所示、它是在一块N型硅棒两侧扩散两层高掺杂的P型区（用P＋表示），从两个P型区引出两个电极并联在一起，称为栅极（G）。在硅棒两端引出两个电极，分别称为源极  （S）和漏极（D）P＋区和N棒间形成耗尽区，耗尽区宽度主要在N区一侧，由于耗尽区不导电，因此，在VDS的作用下，N区中的多数载流子—一电子只能沿两个耗尽区之间的狭长路径（N型导电沟道）自源极向漏极运动，形成漏极电流ID。
同样，以P型硅棒为基体，可构成P为道JFET，如图8所示。
JFET与MOSFET相似，也是利用栅源电压控制导电沟道的宽度，达到控制漏极电流的目的。区别仅仅在于沟道形成的原理和控制方式不同。
JFET的工作原理与耗尽型MOSFET相同，但由于耗尽型MOSFET栅极、源极间存在绝缘层，不管栅压是正压还是负压，都不会出现栅极电流，均能保证栅极电压对漏极电流的控制作用；而JFET栅源间为PN结，要保证栅极电压对漏极电流的控制作用，栅极电压只能为一种极性，即栅极、源极间电压极性应保证PN结处于反偏状态，不允许出现栅极电流。所以，正常工作时，N沟道JFET的栅源电压VGs应加负压， P沟道JFET的栅源电压VGs应加正压。在这一点上，它不如MOSFET灵活。
由于JFET的栅、源间PN结是区向偏置，它的输入电阻虽比晶体管大得多，但却较MOSFET的输入电阻低，所以，现在最常用的场效应管是MOSFET。而JFET的应用正在呈现逐渐减少的趋势。
思考题；
1.要用一N沟道增强型MOSFET做压控电阻。要使其等效电阻在原有阻值基础上减小，栅极控制电压在原有基础上应如何调整？
2.某信号源（电压源）负载能力有限，为了保证信号源不过载，后接的单级放大器应选用晶体管来做还是应选用MOSFET来做？为对么？
万用表检测功率场效应管
    VMOS管又叫功率场效应管，它具有输入阻抗高（大于108Ω）、驱动电流小（0.1mA左右）、开关速度快、高频特性好、负电流温度系数，热稳定性好、高度线性化的跨导、耐高压（最高可达1200V）、工作电流大（1.5A至100A）、输出功率大（1至250W）等优点。因此，它在功率放大器、彩色显示器、大屏幕彩色电视机中都有广泛应用。由于功率场效应管的结构与一般晶体管不同，用万用表判断其性能好坏、类型、电极的方法也不同。下面介绍用万用表检测功率场效应管的技巧。
    1．栅极G的判定
    用万用表 R×100Ω挡，测量功率场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值，其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆，这时两表笔所接的引脚是D极与S极，则另一引脚未接表笔为G极。
    2．漏极D、源极S及类型的判定
用万用表 R×10kΩ挡测量D极与S极之间正、反向电阻值，正向电阻值约为  0.2×10KΩ，反向电阻值在（5～∞）×100KΩ。在测反向电阻时，红表笔所接引脚不变，黑表笔脱离所接引脚后，与G极触碰一下，然后黑表笔去接原引脚，此时会出现两种可能：
（1）若万用表读数由原来较大阻值变为零（0×100KΩ），则此时红表笔所接为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触发G极有效（使功率场效应管D极与S极之间正、反向电阻值均为OΩ），则该场效应管为N沟道型。
（2）若万用表读数仍为较大值，则黑表笔接回原引脚不变，改用红表笔去触碰G极，然后红表笔接回原引脚，此时万用表读数由原来阻值较大变为0Ω，则此时黑表笔所接为S极，红表笔所接为D极。用红表笔触发G极有效，该场效应管为P沟道型。
    3．功率场效应管的好坏判别
    用万用表R×10KΩ挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值。如果出现两次及两次以上电阻值较小（几乎为0×KΩ，则该场效应管为损坏；如果仅出现一次电阻值较小（一般为数百欧姆），其余各次测量电阻值均为无穷大，还需作进一步判断。用万用表R×KΩ挡测量D极与S极之间的正、反电阻值。对于N沟道VMOS管，红表笔接S极，黑表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值。若测得正、反向电阻值均为0Ω，该VMOS管为好的，对于P沟道VMOS管，黑表笔接S极，红表笔先触碰G极后，然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值，若测得正、反向电阻值均为0Ω，则该VMOS管是好的。否则表明VMOS管已损坏。
    4．跨导大小的检测
    对N为道VMOS管，用万用表R×KΩ挡，红表笔接S极，黑表笔接D极，此时G极开路万用表指针偏转较小，用手接触G极，这时万用表指针会明显地偏转，偏转量愈大，说明跨导愈高。
    对P沟道VMOS管，用万用表R×KΩ挡，黑表笔接S极，红表笔接D极，此时G极开路万用表指针偏转较小。用手接触G极，这时万用表指针明显地偏转，偏转量愈大，说明跨导愈高。
    应注意的是，有少数VMOS管在G、S极之间接有保护二极管，以上检测方法不再适用。
    5．检测举例
图1所示VMOS管2SK727，用MF47型万用表测量步骤如下：
（1）用R×100Ω挡，测量VMOS管任意两引脚之间的正、反向电阻值，当红表笔接②脚，黑表笔接③脚时，万用表读数为800Ω，其余多次万用表读数均为无穷大，则①为G极。
    （2）用R×10KΩ挡测量D极与S极之间电阻值，当红表笔接②脚，黑麦笔接③脚，此时万用表读数为 0.3×10KΩ；当万用表红表笔接③脚黑表笔接②脚，万用表读数为 ∞，这时红表笔接③不动，黑表笔先触碰①脚后，然后黑表笔接回到③脚，万用表读数为0Ω。此时红表笔所接③脚为S极，黑表笔所接为D极。用黑表笔触碰G有效，表明2SK727属N沟道管，图1所示的①、②、③脚分别为G极、D极、S极。
    （3）跨导大小的检测
    2SK727管属 N为道管，用 R×10KΩ挡，红表笔接 S极，黑表笔接D极，此时G极开路，万用表指针指在∞处，用手接触G极，万用表针偏转至 10×10KΩ处，指针偏转角度较大，说明跨导较大。
6．一些常见功率场效应管电极排列
K1529、K200、K1530、K413、J201、Jll8．K423、K727、IRF730、IRF840管的电极排列如图2所示。K214．K1058、J77、J162管的电极排列如图3所示。
    K246．J103、K373、K30、K170、J74管的电极排列如图4所示。