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'''場效電晶體'''（英語：'''f'''ield-'''e'''ffect'''t'''ransistor，縮寫：'''FET'''）是一種通過電場效應控制電流的電子元件。

伊靠電場去控制電通道形狀，所以會當控制半導體材料中某種類型載子的通道的引電性。場效應電晶體有時仔予人號做是「單極性電晶體」，以伊的單載子型的作用對比雙極性電晶體。因為半導體材料的制限，閣捌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欲暗造出，但場效應電晶體的概念煞比雙極性電晶體早。

==歷史==

場效應電晶體佇一九二五年由 Julius Edgar Lilienfeld 佮一九三四年由來 Oskar Heil 分別發明，但是實用的元件一直到一九五二年才予人製造出來（結型場效應電晶體）。一九六Ｏ年 Dawan Kahng 發明了金屬氧化物半導體場效應電晶體，對大部份的代替 JFET，對電子行業的發展有深深的意義。

==原理==

==電極==

所有的 FET 攏有一个戶橂（gate）、取極（drain）、源極（source）三个捀，分別大致對應雙極性電晶體的基極（base）、集極（collector）佮射極（emitter）。除了結型場效應管以外，所有的 FET 也有第四端，予人叫做體（body）、基（base）、塊體（bulk）抑是基板（substrate）。這第四端會當共電晶體調變到運行；佇電路設計中，真少予體端發揮大的作用，但是做物理設計一个積體電路的時，伊的存在就是重要的。佇圖內底極閘的長度（length）L，是指源極佮取極的距離。闊度（width）是講電晶體的範圍，佇圖中和橫截面垂直。通常的情況下闊度比長度較大。長度一微米的閘極限制上懸頻率大約是五 GHz，空九二微米是大約三十 GHz。

這个捀的名佮𪜶的功能有關係。閘極會使予人認為是控制一个物理柵的開關。這个閘極會當通過製造抑是消除源極佮取極之間的通道，對無定著或者是講阻礙電子流過。若受一个外加的電壓影響，電子流將對源極流向取極。體真簡單的就是講閘極、取極、源極所蹛的半導體的塊體。通常體端佮一个電路內底上懸或者是上低的電壓相連，根據類型無仝而無仝。體端佮源極有當時仔做伙，因為有時源嘛連佇咧電路內底上懸或者是上低的電壓頂懸。當然有當時仔一寡電路內底 FET 並無這款的結構，比如級聯傳輸電路佮串疊式電路。

==組成==

FET 由各種半導體構成，目前矽是上定看著的。大部份的 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做反應區，抑是通道。

大部份的時陣攏看著體材料，主要有非晶矽、多晶矽抑是其他佇薄膜電晶體內底，抑是有機場效應電晶體內底的非晶半導體。有機場效應電晶體基於有機半導體，定定用有機柵絕緣體佮電極。

==場效應電晶體的類型==

透濫 FET（解說如下）的路用來製造 N 型半導體抑是 P 型半導體。佇空縫模式的 FET 落，落佮源可能去予濫做無仝類型至通道。抑是咧提懸模式下的 FET，𪜶可能去予人透濫做伙類型。場效應電晶體根據絕緣通道佮柵的無仝方法來區分。FET 的類型有：

*'''DEPFET'''（Depleted FET）是一種佇完全空乏基底製造，同齊用為一个感應器、放大器佮記憶極的 FET。伊會當用作圖像（光仔）感應器。
*'''DGMOFET'''（Dual-gate MOSFET）是一種有兩个閘極的 MOSFET。
*'''DNAFET'''是一種用作生物感應器的特殊 FET，伊通過用單鏈 DNA 分子製成的的閘極去檢測相配的 DNA 鏈。
*'''FREDFET'''（Fast Recovery Epitaxial Diode FET）是一種用於提供誠緊的重啟（關起來）體二極體的特殊 FET。
*'''HEMT'''（高電子移動率電晶體，High Electron Mobility Transistor），嘛予人號做 HFET（異質接面場效應電晶體，heterostructure FET），是運用帶縫工程佇三重半導體譬如講 AlGaAs 中製造的。完全空乏寬寬仔縫造成了閘極和體之間的絕緣。
*'''IGBT'''（Insulated-Gate Bipolar Transistor）是一種用佇咧電力控制的元件。伊和類雙極主導電通道的 MOSFET 的結構類似。𪜶一般用漏源電壓範圍佇兩百抹三千伏的運行。功率 MOSFET 猶原予人選擇做漏源電壓佇一到二百伏時的元件 .
*'''ISFET'''是離子敏感的場效應電晶體（Ion-Sensitive Field Effect Transistor）, 伊用來測量溶液中的離子濃度。當離子濃度（比如講 pH 值）改變，通過電晶體的電流將相應的改變。
*'''JFET'''用顛倒反偏壓的 p-n 結去分開的極閘佮體。
*'''MESFET'''（Metal-Semiconductor FET）用一个蕭特基勢壘替代矣 JFET 的 PN 接面；伊用佇咧 GaAs 佮其他的三五族半導體材料。
*'''MODFET'''（Modulation-Doped FET）用一个由篩選過的活跳區摻雜組成的量子阱結構。
*'''MOSFET'''用一个絕緣體（通常是二氧化矽）佇柵和體之間。
*'''NOMFET'''是奈米粒仔有機記持場效應電晶體（Nanoparticle Organic Memory FET）。 [一]
*'''OFET'''是有機場效應電晶體（Organic FET），伊佇咧伊的通道中間有機半導體。

==FET 做工課==

===閘極電壓對電流的影響===

FET 通過影響導電通道的 sài-sù 佮形，控制對源到漏的電子流（抑是電空流）。通道是由（敢有）加佇閘著佮源極的電壓創造佮影響的（為著欲討論的簡便，這恬認體佮源極是相連的）。導電通道是對源極到取極的電子流。

====空乏模式====

佇一个 n 巷路 " 空乏模式 " 元件，一个負的門源電壓將造成一个空乏區去拓展闊度，自邊界侵占通道，通道變狹。若空無區擴展到完全關起來通道，源極佮取極之間通道的電阻將會變甲誠大，FET 就會親像開關仝款有效的關起來（如右圖所示，當這个極電壓足低的時陣，導電通道差不多不存在）。類似的，一个正港的柵源電壓將增大通道 sài-sù，予電子閣較𠢕流過（如右圖所示，當閘極電壓夠懸的時，通道導通）。

====增強模式====

顛倒反的，佇一个 n 巷路 " 增強模式 " 元件中，一个正港的柵源電壓是製造電通道所必需的，因為伊無可能佇電晶體內底自然的存在。當電壓吸引著導體中的自由移動的電子向閘極運動，成做引𤆬電通道。但是起先，充足的電子需要予吸引著極閘的附近區域去對抗加佇 FET 中的透濫離子；這形成一个無運動載子的予人號做空乏區的區域，這款的現象予人號做 FET 的被值電壓。閣較懸的柵源電壓將會吸引閣較濟的電子通過閘極，會製造一个對源極到取極的導電通道；這个過程叫做 " 反型 "。

===取極源極電壓對電流的影響===

無論是增強模式抑是空乏模式元件，佇漏源電壓遠細過柵源電壓的時，改變閘極電壓欲改變通道電阻，漏電流將佮漏電壓（佮源極的電壓仝款）成正比。佇這種模式下底 FET 將像一个會當變電阻仝款運行，予人叫做是 " 線性模式 " 抑是 " 歐姆模式 "。

若漏源電壓增長，因為源落電的梯度，伊共造成通道形狀的一个足大的非對稱改變。佇通道的漏尾溜乎，反型區域的形狀變做摃止（pinched-off）。若漏源電壓進一步增長，通道的梭止點就欲開始離開取極，向源極移動。這種 FET 予人叫做是 " 飽和模式 "；一寡作者共叫做 " 主動模式 "，為著閣較好的佮雙極電晶體操作區對比。當需要放大的時陣一般用予飽和模式或者是歐姆模式佮飽和模式的中央模式。中央模式有時仔予人認為是歐姆抑是線性模式的一部分，儘管漏電流並無綴著漏電壓大致線性增長。

就算講佇飽和模式下，柵源電壓形成的導電通道不再和源相連的，載子的流動並無予人禁止。重新考慮 n 通道元件，空乏區存在 p 型體內底的導電通道佮漏、源區域周圍。若是受著漏源電壓向漏方向的吸引，組成通道的電子將通過空乏區自由的對通道中徙走。空縫區會無載子，煞有近若像佇矽的電阻礙。任何漏源電壓的增長將增加取極到扣止點的距離，並無空乏區增加的電阻佮加佇漏源的電壓做正比。這種的正比的變化造成漏源電流保持相對固定的對漏源電壓的獨立變化，這和線性模式運行有所無仝。就算講佇飽和模式下，FET 親像一个在恆電流源毋是電阻，伊會當佇電壓放大器中大多數有效的運用。佇這个情形下，柵源電壓決定矣通過通道的固定電流的大細。

==用途==

IGBT 佇開關內燃機點著管中有用。快速開關和電壓阻礙能力在內燃機中是非常重要的。

大部份定定咧用 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。這个過程技術排列去相連規捾的 p 巷路 MOSFET 和 n 巷路 MOSFET（通常咧提高模式），會當做一个開，另外一个則關。

MOSFET 中柵佮通道之間的脆弱絕緣層予伊佇操作當中容易受著靜電損害。元件佇適合的設計電路內底安裝了後通常無成問題。

佇咧 FET 中，做佇線性模式下運行，電子能向逐个方向流動通過通道。元件是特別的（但並毋是經常的）對源極到取極的對稱製造，取極佮源極的名稱變化有時是隨機的。這會使 FET 適合用來開關路程間的類比訊號（多路技術）。比如講，由這一概念，固體混合板就會當予構造出。

==參考文獻==

==參見==

* 化學場效電晶體
* MOSFET
* 高電子徙率電晶體

==外部連結==

* PBS The Field Effect Transistor
* Junction Field Effect Transistor
* The Enhancement Mode MOSFET
* CMOS gate circuitry
* Winning the Battle Against Latchup in CMOS Analog Switches
* Nanotube FETs at IBM Research
* Field Effect Transistors in Theory and Practice
* The Field Effect Transistor as a Voltage Controlled Resistor

[[分類: 待校正]]

場效電晶體 - 修訂紀錄

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