MOSFET的应用研究

【摘要】MOSFET是电气系统中最基本的部件之一，能否正确的使用MOSFET对整个设计是否成功起着关键的作用。本文通过对MOSFET的类型特点进行研究，对其测量方法、应用领域及其使用注意事项进行详细介绍。旨在使初学者或非专业人员使用时，能针对特定设计正确的使用MOS型场效应管，以便更好的服务社会。

【关键词】场效应晶体管；集成电路

引言

随着现代技术的发展，新材料、新元器件、新集成电路不断涌现，MOSFET凭借其低功耗、性能稳定、抗辐射能力强等优势，在集成电路中已经有逐渐取代三极管的趋势。MOSFET是电场效应控制电流大小的单极型半导体器件，其输入端基本不取电流或电流极小，这就使得MOSFET电路具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、制造工艺简单、功率损耗小等特点。但是MOSFET种类繁多且非常娇贵容易受电击穿而损坏，如何使用成为初学者面临的难题。

一、MOSFET特性及分类

MOSFET是英文Metal-Oxide-Semico-nductor Field-Effect-Transistor的缩写，即金属氧化物合成半导体场效应晶体管。它属于绝缘栅型，是电压控制电流的器件。虽然种类繁多，但它们都是以半导体的某一种多数载流子（电子或空穴）来实现导电，所以又称为单极型晶体管。

MOSFET从半导体导电沟道类型上分为P沟道和N沟道；从有无原始导电沟道上分为耗尽型和增强型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，时管子转向截止。因此MOS型场效应管可分为耗尽型NMOS、耗尽型PMOS、增强型NMOS、增强型PMOS四种。

二、MOSFET与三极管的比较

MOSFET和双极型三极管相类似，电极对应关系是b对应G、e对应S、c对应D；由MOSFE组成的放大电路也和三极管放大电路相类似，三极管放大电路基极回路需要一个偏置电流（偏流），而MOSFE放大电路的栅极没有电流，所以MOSFE放大电路的栅极回路需要一个合适的偏置电压（偏压）。

MOSFET组成的放大电路和三极管放大电路的主要区别在于：场效应管是电压控制型器件，靠栅源之间的电压变化来控制漏极电流的变化，放大作用以跨导来体现；三极管是电流控制型器件，靠基极电流的变化来控制集电极电流的变化，放大作用由电流放大倍数来体现。

一般情况下，双极型三极管不能直接代替MOSFET，这是因为他们的控制特性不一样。MOSFET是电压控制的器件，而双极型三极管是电流控制的器件。MOSFET的控制电路是电压型的，驱动MOSFET的电路驱动电流小，不足以驱动双极型三极管。但是，在双极型三极管之前加装电流放大器，把电压驱动改为电流驱动，即可代换成功。

除此之外，他们在使用上还有区别，例如：

1.场效应管的漏极和源极可以互换，耗尽型绝缘栅管的栅电压可正可负，灵活性比三极管强。但要注意，分立的场效应管，有时已经将衬底和源极在管内短接，源极和漏极就不能互换使用了。

2.场效应管和三极管都可以用于放大或作可控开关。但场效应管还可以作为压控电阻使用，可以在微电流、低電压条件下工作，具有功耗低，热稳定性好，容易解决散热问题，工作电源电压范围宽等优点，且制作工艺简单，易于集成化生产，因此在目前的大规模、超大规模集成电路中，MOS管占主要地位。

3.MOS管具有很低的级间反馈电容，一般为5—10pF，而三极管的集电结电容一般为20pF左右。

三、MOSFET测量方法

1.准备工作

测量之前，先把人体对地短路后，才能摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上 接一条导线与大地连通，使人体与大地保持等电位。再把管脚分开，拆掉导线。

2.判定电极

将万用表拨于r×100档，首先确定栅极。若某脚与脚的电阻都是无穷大，证明此脚栅极g。交换表笔重测量，s-d的电阻值应为几百欧至几千欧，其中阻值较小的那一次，黑表笔接的为d极，红表笔接的是s极。日本生产的3sk系列产品，s极与管壳接通，据此很确定s极。

3.检查放大能力（跨导）

将g极悬空，黑表笔接d极，红表笔接s极，用手指触摸g极，表针应有较大的偏转。双栅mos场效应管有两个栅极g1、g2。为区分之，手分别触摸g1、g2极，其中表针向左侧偏转幅度较大的为g2极。目前有的mos场效应管在g-s极间了保护二极管，平时就不把各管脚短路了。

四、MOSFET的应用领域

MOS型场效应管应用领域很广，具体可归纳如下：

1.MOS型场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容。

2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换，常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

3.场效应管可以用作可变电阻。

4.场效应管可以方便地用作恒流源。

5.场效应管可以用作电子开关。

五、使用MOSFET注意事项

MOSFET在使用时应注意分类，不能随意互换。MOSFET输入阻抗高（mos集成电路）极易被静电击穿，使用时应注意以下规则：

1.MOSFET器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中，切勿自行随便拿个塑料袋装。也细铜线把各个引脚连接在一起，或用锡纸包装。

2.取出的MOSFET器件不能在塑料板上滑动，应用金属盘来盛放待用器件。

3.焊接用的电烙铁接地。

4.在焊接前应把电路板的电源线与地线短接，在MOSFET器件焊接完成后再分开。

5.MOSFET器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。

6.电路板在装机之前，要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子，再把电路板接上去。

7.MOSFET场效应管的栅极在允许条件下，最好接入保护二极管。在检修电路时应注意查证原有的保护二极管是否损坏。

六、结论

通过了解MOSFET的类型及了解和决定它们的重要性能特点，设计人员就能针对特定设计正确的使用MOSFET。由于MOSFET是电气系统中最基本的部件之一，正确的使用MOSFET对整个设计是否成功起着关键的作用，此文希望对初学者有所帮助。

参考文献

[1]杨欣主编.电子设计从零开始[M].清华大学出版社， 2010，10.

[2]拉扎维主编.模拟CMOS集成电路设计[M].西安交通大学出版社，2003，02.

[3]吴洪奎主编.场效应管基础与应用实务[M].科学出版社，2011，04.

[4]张庆双主编.新型场效应管数据手册[M].科学出版社，2010，11.

作者简介：朱玉兰（1983—），女，江苏淮安人，大学本科，助教，现供职于淮安市高级职业技术学校，主要从事电子技术、电子产品生产工艺、单片机等课程的教学与研究工作。