什么是MOSFET-場效應(yīng)晶體管發(fā)展歷史及技術(shù)基礎(chǔ)知識

MOSFET或場效應(yīng)晶體管是一種三端器件，它使用電場來控制流過器件的電流 - 它還具有高輸入阻抗，這在許多電路中都很有用。

場效應(yīng)晶體管MOSFET是電子工業(yè)的關(guān)鍵有源器件。

在許多電路中使用的MOSFET由分立元件構(gòu)成，從RF技術(shù)到功率控制和切換到一般放大。

然而，場效應(yīng)晶體管的主要用途是MOSFET在集成電路內(nèi)。在這種應(yīng)用中，F(xiàn)ET電路僅能消耗非常小的功率，這使得巨大的超大規(guī)模集成電路能夠工作。如果使用雙極技術(shù)，則功耗將高出幾個數(shù)量級，并且產(chǎn)生的功率太大而無法容納在單個集成電路中。

典型的場效應(yīng)晶體管圖

場效應(yīng)晶體管，MOSFET歷史

在第一批FET進(jìn)入市場之前，這個概念已經(jīng)知道了很多年。在實現(xiàn)設(shè)備并使其工作方面存在許多困難。

Lilienfield在1926年的一篇論文和Heil在1935年的另一篇論文中概述了場效應(yīng)晶體管的一些早期概念。

20世紀(jì)40年代，貝爾實驗室成立了下一個基金會，在那里建立了半導(dǎo)體研究小組。該小組研究了許多與半導(dǎo)體和半導(dǎo)體技術(shù)有關(guān)的領(lǐng)域，其中一個領(lǐng)域是調(diào)制半導(dǎo)體通道中流動的電流的裝置。

在這些早期實驗中，研究人員無法使這個想法發(fā)揮作用，將他們的想法轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N想法，最終發(fā)明了另一種形式的半導(dǎo)體電子元件：雙極晶體管。

在此之后，大部分半導(dǎo)體研究都集中在改進(jìn)雙極晶體管上，并且在一段時間內(nèi)沒有對場效應(yīng)晶體管的想法進(jìn)行全面研究。現(xiàn)在MOSFET被廣泛使用，在許多集成電路中提供主要的有源元件。沒有它們，電子技術(shù)將與現(xiàn)在的技術(shù)截然不同。

場效應(yīng)晶體管 - 基礎(chǔ)知識

場效應(yīng)晶體管的概念基于這樣的概念：附近物體上的電荷可以吸引半導(dǎo)體通道內(nèi)的電荷。它基本上使用電場效應(yīng) - 因此得名。

MOSFET由半導(dǎo)體溝道組成，其兩端的電極稱為漏極和源極。

稱為柵極的控制電極放置在非常靠近通道的位置，使得其電荷能夠影響通道。

以這種方式，MOSFET的柵極控制從源極流到漏極的載流子（電子或空穴）的流動。它通過控制導(dǎo)電通道的尺寸和形狀來實現(xiàn)。

發(fā)生電流的半導(dǎo)體通道可以是P型或N型。這產(chǎn)生了兩種類型或類別的MOSFET，稱為P溝道和N溝道MOSFET。

除此之外，還有兩個類別。增加?xùn)艠O上的電壓可以耗盡或增加通道中可用的電荷載流子的數(shù)量。結(jié)果，存在增強(qiáng)型FET和耗盡型FET。

結(jié)MOSFET電路符號圖

因為只有電場控制在通道中流動的電流，所以該裝置被稱為電壓操作，并且它具有高輸入阻抗，通常是許多兆歐。與電流操作的雙極晶體管相比，這可以是明顯的優(yōu)勢，并且具有低得多的輸入阻抗。

結(jié)FET在飽和狀態(tài)下工作圖

MOSFET電路

場效應(yīng)晶體管廣泛用于所有形式的電路中，從用于具有分立元件的電路到用于集成電路的電路中。

關(guān)于場效應(yīng)晶體管電路設(shè)計的注意事項：

場晶體管晶體管可以用在許多類型的電路中，盡管三種基本配置是公共源極，公共漏極（源極跟隨器）和公共柵極。電路設(shè)計本身如果相當(dāng)簡單，可以很容易地進(jìn)行。

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