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場效電晶體構造與特性 第五組(7.9.11.12.21.25) (電極 (閘極 (寬度（width） (是指電晶體的範圍，和橫截面垂直。),…
場效電晶體構造與特性
第五組(7.9.11.12.21.25)
電極
結型場效應管外，所有的FET也有第四端
這個第四端被稱為體(body)、基(base)、塊體(bulk)或基板(substrate)。可以將電晶體調變至運行；在電路設計中，很少讓體端發揮大的作用，但是當物理設計一個積體電路的時候，它的存在就是重要的。
閘極
寬度（width）
是指電晶體的範圍，和橫截面垂直。
長度（length）L
是指源極和汲極的距離。
通常情況下寬度比長度大得多。長度1微米的閘極限制最高頻率約為5GHz，0.2微米則是約30GHz。
所有的FET都有閘極（gate）、汲極（drain）、源極（source）三個端，分別大致對應雙極性電晶體的基極（base）、集極（collector）和射極（emitter）。
閘極
這個閘極可以通過製造或者消除源極和汲極之間的通道，從而允許或者阻礙電子流過。
如果受一個外加的電壓影響，電子流將從源極流向汲極。
可以被認為是控制一個物理柵的開關。
體
通常體端和一個電路中最高或最低的電壓相連，根據類型不同而不同。
體端和源極有時連在一起，因為有時源也連在電路中最高或最低的電壓上。
是指閘極、汲極、源極所在的半導體的塊體。
有時一些電路中FET並沒有這樣的結構
比如級聯傳輸電路和串疊式電路。
類型
摻雜FET的通道用來製造N型或P型半導體。
在空乏模式的FET下，漏和源可能被摻雜成不同類型至通道。
或者在提高模式下的FET，它們可能被摻雜成相似類型。
場效應電晶體根據絕緣通道和柵的不同方法而區分。
DEPFET（Depleted FET）
是一種在完全空乏基底上製造，同時用為一個感應器、放大器和記憶極的FET。
它可以用作圖像（光子）感應器。
DGMOFET（Dual-gate MOSFET）
是一種有兩個閘極的MOSFET。
DNAFET
是一種用作生物感應器的特殊FET，它通過用單鏈DNA分子製成的閘極去檢測相配的DNA鏈。
FREDFET（Fast Recovery Epitaxial Diode FET）
是一種用於提供非常快的重啟（關閉）體二極體的特殊FET。
其餘還有：HEMT、IGBT、ISFET、JFET、MESFET、MODFET、MOSFET、NOMFET、OFET等諸多類型
組成
由各種半導體構成，目前矽是最常見的。
大部分的不常見體材料
主要有非晶矽、多晶矽或其它在薄膜電晶體中，或者有機場效應電晶體中的非晶半導體。
有機場效應電晶體基於有機半導體，常常用有機柵絕緣體和電極。
大部分的FET是由傳統塊體半導體製造技術製造，使用單晶半導體矽片作為反應區，或者通道。
原理
場效應
在金屬中，對外加電場作出響應的電子密度非常大，以至於外部電場只能穿透材料很短的距離。
在半導體中，能夠響應施加電場的較低密度的電子（以及可能的空穴）足夠小，以致該場可以穿透相當遠的材料。
這種場滲透改變了半導體在其表面附近的導電性，被稱為場效應。
場效應是肖特基二極管和場效應晶體管（特別是MOSFET，JFET）工作的基礎和MESFET。
簡介
(英語：field-effect transistor，縮寫：FET)是一種通過電場效應控制電流的電子元件。
半導體材料的限制，以及曾經雙極性電晶體比場效應電晶體容易製造，場效應電晶體比雙極性電晶體要晚造出，但場效應電晶體的概念卻比雙極性電晶體早。
它依靠電場去控制導電通道形狀，因此能控制半導體材料中某種類型載子的通道的導電性。
場效應電晶體有時被稱為「單極性電晶體」，以它的單載子型作用對比雙極性電晶體。
歷史fuck
於1925年由Julius Edgar Lilienfeld和於1934年由Oskar Heil分別發明，但是實用的器件一直到1952年才被製造出來（結型場效應管）。
1960年Dawan Kahng發明了金屬氧化物半導體場效應電晶體，從而大部分代替了JFET，對電子行業的發展有著深遠的意義。
用途
IGBT在開關內燃機點燃管中有用。
快速開關和電壓阻礙能力在內燃機中是非常重要的。
大部分常用的FET
是金屬氧化物半導體場效電晶體。
互補式金屬氧化物半導體過程技術是現代數位積體電路的基礎。
這個過程技術排列了相連成串的p通道MOSFET和n通道MOSFET（通常在提高模式），使得當一個開，另一個則關。
MOSFET中柵和通道之間的脆弱絕緣層使得它在操作中容易受到靜電損壞。器件在合適的設計電路中安裝後則通常不成問題。
在FET中，當在線性模式下運行
電子能向各個方向流動通過通道。這使得FET適合用來開關路程間的類比訊號（多路技術）。
當器件是特別的（但並不是經常的）從源極到汲極的對稱製造，汲極和源極的名稱變化有時是隨機的。
例如，由這一概念，固體混合板就可以被構造出。
FET工作
工作模式
空乏模式
在一個n通道"空乏模式"器件，一個負的柵源電壓將造成一個空乏區去拓展寬度，自邊界侵占通道，使通道變窄。
如果空乏區擴展至完全關閉通道，源極和汲極之間通道的電阻將會變得很大，FET就會像開關一樣有效的關閉(當閘極電壓很低時，導電通道幾乎不存在)。
一個正的柵源電壓將增大通道尺寸，而使電子更易流過(當閘極電壓足夠高時，通道導通)。
增強模式
在一個n通道"增強模式"器件中，一個正的柵源電壓是製造導電通道所必需的，因為它不可能在電晶體中自然的存在。
正電壓吸引了體中的自由移動的電子向閘極運動，形成了導電通道。
首先，充足的電子需要被吸引到閘極的附近區域去對抗加在FET中的摻雜離子；這形成了一個沒有運動載子的被稱為空乏區的區域，這種現象被稱為FET的閾值電壓。
更高的柵源電壓將會吸引更多的電子通過閘極，則會製造一個從源極到汲極的導電通道；這個過程叫做"反型"。
汲極源極電壓對電流的影響
無論是增強模式還是空乏模式器件，在漏源電壓遠小於柵源電壓時，改變閘極電壓將改變通道電阻，漏電流將和漏電壓（相對於源極的電壓）成之比。
在這種模式下FET將像一個可變電阻一樣運行，被稱為"線性模式"或"歐姆模式"。
如果漏源電壓增長了
由於源漏電位的梯度，它將造成通道形狀上的一個很大的非對稱改變。在通道的漏末端，反型區域的形狀變成夹止(pinched-off)。
如果漏源電壓進一步增長，通道的夹止點將開始離開汲極，向源極移動。
這種FET被稱為"飽和模式"；一些作者把它稱為"主動模式"，為了更好的和雙極電晶體操作區對比。
當需要放大的時候一般用飽和模式或者歐姆模式與飽和模式的中間模式。
中間模式有時被認為是歐姆或線性模式的一部分，儘管漏電流並不隨著漏電壓大致線性增長。
閘極電壓對電流的影響
通道是由(是否)加在閘極和源極的電壓而創造和影響的(為了討論的簡便，這默認體和源極是相連的)。
導電通道是從源極到汲極的電子流。
FET通過影響導電通道的尺寸和形狀，控制從源到漏的電子流(或者電洞流)。