场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是电子技术中广泛使用的一种半导体器件，具有高输入阻抗、噪声低和低功耗等优点。

简介

        场效应管是一种电压控制器件，其工作原理是通过改变栅极（Gate）与源极（Source）之间的电压来控制漏极（Drain）与源极之间的电流。

        与传统的双极型晶体管（BJT）相比，FET仅利用单一类型的载流子（电子或空穴）进行导电，因此也被称为单极型晶体管。

分类

结型场效应管（JFET）：基于PN结形成的通道，分为N沟道JFET和P沟道JFET。

绝缘栅型场效应管（MOS管）：分为增强型MOS管和耗尽型MOS管，每种类型又分为N沟道和P沟道。

耗尽型MOS管：在栅极电压（VGS）为零时，耗尽型MOS管已经形成了导电沟道，即使没有外加电压，也会有漏极电流（ID）。这是因为在制造过程中，通过掺杂在绝缘层中引入正离子，使得在半导体表面感应出负电荷，形成导电沟道。

增强型MOS管：在VGS为零时是关闭状态，不导电。只有当施加适当的正向栅极电压时，才会在半导体表面感应出足够的多数载流子，形成导电沟道。

结构原理

        场效应管由源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）三个主要部分组成。在JFET中，栅极和通道之间通过PN结隔离；而在MOSFET中，栅极和通道之间由一层绝缘材料（通常是二氧化硅）隔离。当在栅极施加适当的电压时，会在栅极下方的半导体中形成一个导电沟道，从而控制漏极和源极之间的电流流动。

主要参数

阈值电压（Vth）：

        使场效应管开始导电的最小栅极电压。阈值电压是场效应管从截止区（Cutoff Region）过渡到饱和区（Saturation Region）的临界电压。当栅极-源极电压（VGS）低于Vth时，场效应管处于关闭状态，通道不导电；当VGS超过Vth时，通道形成，电流开始流动。

导通电阻（R_DS(on)）：

        场效应管导通时的漏极与源极之间的电阻。它决定了电流通过器件时的压降和功耗，较小的导通电阻意味着较低的功耗和较高的电流驱动能力。

最大漏极电流（I_D(max)）：

        场效应管能够承受的最大电流，超过这个电流值可能会导致器件过热、性能退化甚至永久损坏。

最大漏极-源极电压（V_DS(max)）：

        场效应管能够承受的最大电压。超过这个电压值可能会导致场效应管的击穿、热损伤或其他形式的损坏。

栅极电容（C_iss）：

        栅极与漏极之间的输入电容。它影响了信号的传输速度和开关过程中的电荷存储。

开关时间：

        场效应管从完全关闭到完全导通（或相反）所需的时间。栅极驱动电路的设计对开关时间有显著影响，同时寄生电容的大小也会影响开关时间，此外，器件的物理结构，也会影响开关速度。

典型应用电路

开关电路：开关电路是指用于控制场效应管开通和关断的电路。

放大电路：场效应管因其高输入阻抗和低噪声特性，常用于音频放大器、射频放大器等模拟电路中。

电源管理：在开关电源中，场效应管用于控制能量的存储和释放，实现高效的电压转换。

电机驱动：在电机控制系统中，场效应管用于控制电机的启动、停止和速度调节。

LED驱动：场效应管用于LED驱动电路中，提供恒流源以保证LED的稳定亮度。

        场效应管的这些应用展示了其在现代电子技术中的多样性和重要性。通过选择合适的场效应管类型和设计合适的电路，可以实现高效、可靠的电子系统。