半導體三極管因為有兩種極性嘅載流子參與導電,所以被稱為雙極型三極管(BJT)。今次我哋會聚焦另一種三極管,佢只有一種載流子參與導電,所以又叫單極型三極管。又因為佢依靠電場效應嚟控制電流,所以又叫場效應三極管(FET),簡稱場效應管。
場效應管主要分為兩大類,就係結型場效應管(JFET)同絕緣柵場效應管(MOSFET)。

絕緣柵場效應管,中文全稱係金屬-氧化物-半導體場效應晶體管。因為佢嘅柵極被一層絕緣層隔離,所以得名絕緣柵場效應管,英文簡稱MOSFET,通常都會簡稱做MOS管。
MOSFET嘅輸入電阻極高,可以去到10⁹Ω以上。從導電溝道嚟劃分,可以分為N溝道同P溝道兩種類型。而且無論係N溝道定係P溝道,再可以細分做增強型同耗盡型。
N溝道嘅MOS管通常簡稱做NMOS,P溝道嘅MOS管就簡稱做PMOS。

▲ MOS管種類
MOS管有三隻腳,分別係柵極(G)、漏極(D)、源極(S)。通常情況下,MOS管嘅襯底(B)同S極喺管子內部係相連嘅。而且,MOS管嘅D極同S極之間通常會存在一個寄生二極管,所以常見嘅MOS管符號通常會畫成下圖咁。

▲ MOS管符號通常係畫成咁樣
仔細睇唔難發現,無論係N溝道定係P溝道,寄生二極管嘅方向永遠同箭頭方向一致。
喺實際應用上,N溝道增強型或者P溝道增強型MOS管會更加常用,耗盡型管子就相對用得少啲。
咁,點樣用MOS管嚟做電子開關,例如驅動LED呢?
我哋先睇兩幅圖。

▲ MOS管做電子開關嘅簡單應用
一般嚟講,MOS管導通唔需要電流,只要UGS提供一定電壓就可以導通。
對於N溝道增強型MOS管,當UGS大過某個數值時就會導通,呢個「一定數值」就係開啟電壓UGS(th),N溝道增強型嘅UGS(th)一般喺2-4V之間。

對於P溝道增強型MOS管,當UGS細過某個數值時就會導通,P溝道增強型嘅UGS(th)一般喺-2V到-4V之間。

如果UGS達唔到相應嘅電壓值,MOS管就無法導通,所以MOS管係一種電壓控制型元件。
或者有朋友會問,電路圖入面嘅電阻Rgs有咩作用呀?喺MOS管嘅內部結構入面,G極同D極、S極之間有一層二氧化矽絕緣層做隔離,呢個就相當於存在一個電容器。

呢啲寄生電容係無法避免嘅,佢哋嘅大細由MOS管嘅結構、材料以及所加嘅電壓決定。
如果電路圖冇電阻Rgs,會發生咩事呢?下面我哋用圖1做個小實驗。

冇電阻Rgs嗰陣,喺G極接上5V控制信號,就相當於幫寄生電容Cgs充電。就算將G極上嘅控制電壓攞走,G極上面仍然有電容電壓存在,所以MOS管依然係導通狀態。

當G、S兩極有電阻Rgs嗰陣,將G極嘅5V信號攞走,電阻Rgs就可以釋放寄生電容Cgs上面嘅電壓,令MOS管截止。
因此,喺電路中加入電阻Rgs,可以及時釋放電容電壓,有助於提高電路嘅可靠性,避免G極冇控制信號時出現誤動作。
MOS管具有輸入阻抗高、開關速度快、熱穩定性好、電壓控制電流等特性,喺電路入面,可以用作放大器、電子開關等等。