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场效应管及其工作原理 MOS 场效应管电源开关电路。 这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下 MOS 场效应管 的工作原理。 MOS 场效应管也被称为 MOS FET， 既 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor （金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。 本文使用的为增强型 MOS 场效应管，其内部结构见图 5 。它可分为 NPN 型 PNP 型。NPN 型通常称为 N 沟 道型，PNP 型也叫 P 沟道型。由图可看出，对于 N 沟道的场效应管其源极和漏极接在 N 型 半导体上，同样对于 P 沟道的场效应管其源极和漏极则接在 P 型半导体上。我们知道一般 三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或 称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗， 同时这也是我们称之为场效应管的原因。 为解释 MOS 场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个 P—N 结的二极管的工作过程。 如图 6 所示，我们知道在二极管加上正向电压（P 端接正极，N 端接负极）时，二极管导通， 其 PN 结有电流通过。这是因为在 P 型半导体端为正电压时，N 型半导体内的负电子被吸引 而涌向加有正电压的 P 型半导体端，而 P 型半导体端内的正电子则朝 N 型半导体端运动， 从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P 端接负极，N 端接正极）时，这时在 P 型半导体端为负电压，正电子被聚集在 P 型半导体端，负电子则聚集在 N 型半导体端， 电子不移动，其 PN 结没有电流通过，二极管截止。 对于场效应管（见图 7 ），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之 间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图 7a ）。当有一个正电压加在 N 沟道的 MOS 场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时 N 型半导体的源极和漏极的负电子被吸 引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在两个 N 沟道之间的 P 型半导体 中（见图 7b ），从而形成电流，使源极和漏极之间导通。我们也可以想像为两个 N 型半导 体之间为一条沟，栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁，该桥的大小由栅压的大 小决定。图 8 给出了 P 沟道的 MOS 场效应管的工作过程，其工作原理类似这里不再重复。 下面简述一下用 C-MOS 场效应管（增强型 MOS 场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图 9 ）。电路将一个增强型 P 沟道 MOS 场效应管和一个增强型 N 沟道 MOS 场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，P 沟 道 MOS 场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N 沟道 MOS 场效 应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P 沟道 MOS 场效应管和 N 沟道 MOS 场效 应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获 得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到 0V，通常在栅极电压小 于 1 到 2V 时，MOS 场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如 此， 使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。 由以上分析我们可以画出原理图中MOS 场效应管电路部分的工作过程（见图 10）。 工作原理同前所述。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。一般的 晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电, 因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也 称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109 Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作 区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 一、场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET ）因有两个 PN 结而得名，绝缘栅型场效应 管（JGFET ）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是 MOS 场效应管，简称 MOS 管（即金属-氧化物-半导体场效应管