场效应晶体管（Field-Effect Transistor，FET）是一种典型的电压控制型半导体器件，具有输入阻抗高、噪声小、热稳定性好、便于集成等特点，但容易被静电击穿。图8-26所示为典型场效应晶体管的实物外形。

图8-26 典型场效应晶体管的实物外形

1.场效应晶体管的类型和功能特点

根据结构的不同，场效应晶体管可分为两大类：结型场效应晶体管（JFET）和绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）。

（1）结型场效应晶体管

结型场效应晶体管（JFET）是在一块N型（或P型）半导体材料两边制作P型（或N型）区，从而形成2个PN结，也因此得名为结型场效应晶体管。根据导电沟道的不同可分为N沟道和P沟道两种，如图8-27所示。

图8-27 结型场效应晶体管的实物外形及内部结构

结型场效应晶体管与三极管相似，可用来制作信号放大器、振荡器和调制器等。由结型场效应晶体管组成的放大器基本结构有3种，即共源极（S）放大器、共栅极（G）放大器和共漏极（D）放大器，如图8-28所示。

图8-28 由结型场效应晶体管构成的3种放大器的基本结构

结型场效应晶体管是利用沟道两边的耗尽层宽窄，改变沟道导电特性来控制漏极电流实现放大功能的，其放大原理如图8-29所示。

图8-29 结型场效应晶体管实现放大功能的基本工作原理

【注意】

·当场效应晶体管G、S间不加反向电压时（即U_CS=0），PN结的宽度窄，导电沟道宽，沟道电阻小，I_D电流大；

·当场效应晶体管G、S间加负电压时，PN结的宽度增加，导电沟道宽度减小，沟道电阻增大，I_D电流变小；

·当场效应晶体管G、s间负向电压进一步增加时，PN结宽度进一步加宽，两边PN；l合扰（称夹断），没有导电沟道，即沟道电阻很大，电流I_D为0。图8-30所示为结型场效应晶体管（N沟道）的特性曲线。

图8-30 结型场效应晶体管（N沟道）的特性曲线

【注意】

·当场效应晶体管栅极电压u_CS取不同的电压值时，漏极电流I_D将随之改变；当I_D=0时，u_CS的值为场效应晶体管的夹断电压u_P；当u_CS=0时，I_D的值为场效应晶体管的饱和漏极电流I_DSS

·在u_cs一定时，反映I_D与u_DS之间的关系曲线为场效应晶体管的输出特性曲线，分为31个区：饱和区、击穿区和非饱和区。

结型场效应晶体管常被用于音频放大器的差分输入电路及调制、电压放大、阻抗变换、稳流、限流、自动保护等电路中。图8-31所示为采用结型场效应晶体管构成的电压放大电路，在该电路中结型场效应晶体管可实现对输入信号的放大。

图8-31 采用结型场效应晶体管构成的电压放大电路

（2）绝缘栅型场效应晶体管

绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）简称MOS场效应晶体管，其是由金属、氧化物、半导体材料制成的，因其栅极与其他电极完全绝缘而得名。绝缘栅型场效应晶体管除有N沟道和P沟道之分外，还可分别根据工作方式的不同分为增强型与耗尽型，如图8-32所示。

图8-33所示为绝缘栅型场效应晶体管的内部结构。图8-33a所示的场效应晶体管是以P型硅片作为衬底，在衬底上制作两个含有杂质的N型材料，在其上面一层覆盖很薄的二氧化硅（SiO₂）绝缘层，在两个N型材料上引出两个铝电极，分别称为漏极（D）和源极（S），在两电极中间的二氧化硅绝缘层上制作一层铝质导电层，该导电层为栅极（G）。

绝缘栅型场效应晶体管是利用PN结之间感应电荷的多少，改变沟道导电特性来控制漏极电流实现放大功能的，其放大原理如图8-34所示。

图8-32 绝缘栅型场效应晶体管的实物外形及电路符号

图8-33 绝缘栅型场效应晶体管的内部结构

图8-34 绝缘栅型场效应晶体管（N沟道增强型）的基本工作原理

【注意】

·电源E₂经电阻R₂为漏极供电，电源E₁经开关s为栅极提供偏压。

·当开关s断开时，G极无电压，D、s极所接的两个N区之间没有导电沟道，所以无法导通，D极电流为零。当开关s闭合时，G极获得正电压，与G极连接的铝电极有正电荷，它产生电场穿过Si0₂层，将P型衬底的很多电子吸引至Si0₂层，形成N型导电沟道（导电沟道的宽窄与电流量的大小成正比），使s、D极之间产生正向电压，电流通过该场效应晶体管。图8-35所示为绝缘栅型场效应晶体管（N沟道增强型）的基本特性曲线。

图8-35 绝缘栅型场效应晶体管（N沟道增强型）的基本特性曲线

绝缘栅型场效应晶体管常被用于音频功率放大、开关电源、逆变器、电源转换器、镇流器、充电器、电动机驱动、继电器驱动等电路中。(www.daowen.com)

图8-36所示为绝缘栅型场效应晶体管在收音机高频放大电路中的应用。在收音机高频电路中，绝缘栅型场效应晶体管可实现高频放大的作用。

图8-36 绝缘栅型场效应晶体管在收音机高频放大电路中的应用

【资料】

有一种绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）常常被人们误认为是场效应晶体管，这种器件是一种高压、高速的大功率半导体器件。图8-37所示为IGBT的外形、电路符号及等效内部结构。从图中可以看到，IGBT并不是场效应晶体管，它是由三极管和场效应晶体管复合构成的。

图8-37 IGBT的外形、电路符号及等效内部结构

2.场效应晶体管型号的识读

场效应晶体管的表面会标识有多行字母或数字信息，这些字母和数字即为场效应晶体管的型号。场效应晶体管的型号命名方法比较多，不同命名方式中字母和数字所代表的具体含义也不相同。

（1）国产场效应晶体管型号的识读

国产场效应晶体管的型号命名方式主要有两种，每种命名方式所包含的信息不同。图8-38所示为国产场效应晶体管的型号命名方式及识读方法。

图8-38 国产场效应晶体管的型号命名方式及识读方法

例如，图8-39所示为典型国产场效应晶体管的型号标识。该场效应晶体管的型号标识为“3DJ61”，根据国产场效应晶体管的型号命名方式进行识读，该场效应晶体管为P沟道结型场效应晶体管。

图8-39 典型国产场效应晶体管的型号标识

（2）日本产场效应晶体管型号的识读

日本产场效应晶体管型号的命名方式与国产场效应晶体管有所不同，通常日本产场效应晶体管的型号命名主要由5部分组成。图8-40所示为日本产场效应晶体管的型号命名方式及识读方法。

图8-40 日本产场效应晶体管的型号命名方式及识读方法

例如，图8-41所示为典型日本产场效应晶体管的型号标识。该场效应晶体管的型号标识为“K246”，根据日本产场效应晶体管的型号命名方式进行识读，该场效应晶体管为N沟道场效应晶体管。

（3）其他厂家生产的场效应晶体管型号的识读

在实际应用中，有一些其他厂家生产的场效应晶体管还有一些不同的命名方法。图8-42所示为其他厂家生产的场效应晶体管的型号命名方式及识读方法。

图8-41 典型日本产场效应晶体管的型号标识

图8-42 其他厂家生产的场效应晶体管的型号命名方式及识读方法

3.场效应晶体管引脚极性的识别

与三极管一样，场效应晶体管也有三个电极，分别是栅极（G）、源极（S）和漏极（D）。根据其品种、型号及功能的不同，场效应晶体管的引脚排列位置也有所不同，识别场效应晶体管的引脚极性在检测、安装、调试等各种应用场合都十分重要。

（1）根据型号标识查阅引脚功能识别

一般场效应晶体管引脚的识别，主要是根据其型号信息查阅相关资料进行识读。即识别出场效应晶体管的型号后，查阅半导体手册或在互联网上搜索该型号场效应晶体管的引脚排列进行识别，如图8-43所示。

（2）根据一般排列规律识别

对于大功率场效应晶体管，一般情况下，将印有型号标识的一面向上放置，从左至右引脚排列基本为G、D、S极（散热片接D极）；采用贴片封装的场效应晶体管，将印有型号标识的一面向上放置，散热片（上面的宽引脚）是D极，下面的三个引脚从左到右依次为G、D、S极，如图8-44所示。

图8-43 根据场效应晶体管的型号标识查阅引脚功能

图8-44 根据场效应晶体管的一般排列规律识别引脚功能

（3）根据电路板上的标识信息或电路符号进行识别

识别安装在电路板上的场效应晶体管的引脚时，可观察电路板上场效应晶体管的周围或背面焊接面上有无标识信息，根据标识信息很容易识别引脚极性；也可以根据场效应晶体管所在电路，找到对应的电路图纸，根据图纸中的电路符号识别引脚极性，如图8-45所示。

图8-45 根据电路板上的标识信息或电路符号识别场效应晶体管的引脚极性