MOSFET的應用研究

【摘要】MOSFET是電氣系統中最基本的部件之一，能否正確的使用MOSFET對整個設計是否成功起著關鍵的作用。本文通過對MOSFET的類型特點進行研究，對其測量方法、應用領域及其使用注意事項進行詳細介紹。旨在使初學者或非專業人員使用時，能針對特定設計正確的使用MOS型場效應管，以便更好的服務社會。

【關鍵詞】場效應晶體管；集成電路

引言

隨著現代技術的發展，新材料、新元器件、新集成電路不斷涌現，MOSFET憑借其低功耗、性能穩定、抗輻射能力強等優勢，在集成電路中已經有逐漸取代三極管的趨勢。MOSFET是電場效應控制電流大小的單極型半導體器件，其輸入端基本不取電流或電流極小，這就使得MOSFET電路具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩定性好、制造工藝簡單、功率損耗小等特點。但是MOSFET種類繁多且非常嬌貴容易受電擊穿而損壞，如何使用成為初學者面臨的難題。

一、MOSFET特性及分類

MOSFET是英文Metal-Oxide-Semico-nductor Field-Effect-Transistor的縮寫，即金屬氧化物合成半導體場效應晶體管。它屬于絕緣柵型，是電壓控制電流的器件。雖然種類繁多，但它們都是以半導體的某一種多數載流子（電子或空穴）來實現導電，所以又稱為單極型晶體管。

MOSFET從半導體導電溝道類型上分為P溝道和N溝道；從有無原始導電溝道上分為耗盡型和增強型。所謂增強型是指：當VGS=0時管子是呈截止狀態，加上正確的VGS后，多數載流子被吸引到柵極，從而“增強”了該區域的載流子，形成導電溝道。耗盡型則是指當VGS=0時即形成溝道，加上正確的VGS時，能使多數載流子流出溝道，因而“耗盡”了載流子，時管子轉向截止。因此MOS型場效應管可分為耗盡型NMOS、耗盡型PMOS、增強型NMOS、增強型PMOS四種。

二、MOSFET與三極管的比較

MOSFET和雙極型三極管相類似，電極對應關系是b對應G、e對應S、c對應D；由MOSFE組成的放大電路也和三極管放大電路相類似，三極管放大電路基極回路需要一個偏置電流（偏流），而MOSFE放大電路的柵極沒有電流，所以MOSFE放大電路的柵極回路需要一個合適的偏置電壓（偏壓）。

MOSFET組成的放大電路和三極管放大電路的主要區別在于：場效應管是電壓控制型器件，靠柵源之間的電壓變化來控制漏極電流的變化，放大作用以跨導來體現；三極管是電流控制型器件，靠基極電流的變化來控制集電極電流的變化，放大作用由電流放大倍數來體現。

一般情況下，雙極型三極管不能直接代替MOSFET，這是因為他們的控制特性不一樣。MOSFET是電壓控制的器件，而雙極型三極管是電流控制的器件。MOSFET的控制電路是電壓型的，驅動MOSFET的電路驅動電流小，不足以驅動雙極型三極管。但是，在雙極型三極管之前加裝電流放大器，把電壓驅動改為電流驅動，即可代換成功。

除此之外，他們在使用上還有區別，例如：

1.場效應管的漏極和源極可以互換，耗盡型絕緣柵管的柵電壓可正可負，靈活性比三極管強。但要注意，分立的場效應管，有時已經將襯底和源極在管內短接，源極和漏極就不能互換使用了。

2.場效應管和三極管都可以用于放大或作可控開關。但場效應管還可以作為壓控電阻使用，可以在微電流、低電壓條件下工作，具有功耗低，熱穩定性好，容易解決散熱問題，工作電源電壓范圍寬等優點，且制作工藝簡單，易于集成化生產，因此在目前的大規模、超大規模集成電路中，MOS管占主要地位。

3.MOS管具有很低的級間反饋電容，一般為5—10pF，而三極管的集電結電容一般為20pF左右。

三、MOSFET測量方法

1.準備工作

測量之前，先把人體對地短路后，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上 接一條導線與大地連通，使人體與大地保持等電位。再把管腳分開，拆掉導線。

2.判定電極

將萬用表撥于r×100檔，首先確定柵極。若某腳與腳的電阻都是無窮大，證明此腳柵極g。交換表筆重測量，s-d的電阻值應為幾百歐至幾千歐，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為d極，紅表筆接的是s極。日本生產的3sk系列產品，s極與管殼接通，據此很確定s極。

3.檢查放大能力（跨導）

將g極懸空，黑表筆接d極，紅表筆接s極，用手指觸摸g極，表針應有較大的偏轉。雙柵mos場效應管有兩個柵極g1、g2。為區分之，手分別觸摸g1、g2極，其中表針向左側偏轉幅度較大的為g2極。目前有的mos場效應管在g-s極間了保護二極管，平時就不把各管腳短路了。

四、MOSFET的應用領域

MOS型場效應管應用領域很廣，具體可歸納如下：

1.MOS型場效應管可應用于放大。由于場效應管放大器的輸入阻抗高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容。

2.場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換，常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

3.場效應管可以用作可變電阻。

4.場效應管可以方便地用作恒流源。

5.場效應管可以用作電子開關。

五、使用MOSFET注意事項

MOSFET在使用時應注意分類，不能隨意互換。MOSFET輸入阻抗高（mos集成電路）極易被靜電擊穿，使用時應注意以下規則：

1.MOSFET器件出廠時通常裝在黑色的導電泡沫塑料袋中，切勿自行隨便拿個塑料袋裝。也細銅線把各個引腳連接在一起，或用錫紙包裝。

2.取出的MOSFET器件不能在塑料板上滑動，應用金屬盤來盛放待用器件。

3.焊接用的電烙鐵接地。

4.在焊接前應把電路板的電源線與地線短接，在MOSFET器件焊接完成后再分開。

5.MOSFET器件各引腳的焊接順序是漏極、源極、柵極。拆機時順序相反。

6.電路板在裝機之前，要用接地的線夾子去碰一下機器的各接線端子，再把電路板接上去。

7.MOSFET場效應管的柵極在允許條件下，最好接入保護二極管。在檢修電路時應注意查證原有的保護二極管是否損壞。

六、結論

通過了解MOSFET的類型及了解和決定它們的重要性能特點，設計人員就能針對特定設計正確的使用MOSFET。由于MOSFET是電氣系統中最基本的部件之一，正確的使用MOSFET對整個設計是否成功起著關鍵的作用，此文希望對初學者有所幫助。

參考文獻

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作者簡介：朱玉蘭（1983—），女，江蘇淮安人，大學本科，助教，現供職于淮安市高級職業技術學校，主要從事電子技術、電子產品生產工藝、單片機等課程的教學與研究工作。