本节书摘来自华章出版社《迷人的8051单片机》一书中的第2章，第2.3节，作者高显生，更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。
2.3 场效应晶体管
晶体管是依靠输入电流变化来控制输出电流的器件，但理想的放大器是不应该损耗信号源的输出电流的，所以在一个由晶体管构成的放大电路中，因为有基极电流的存在，不可避免地会对输入信号带来损耗。与晶体管不同的是，场效应晶体管（FET）是一种用电压来控制电流的器件，具有很高的输入阻抗，且温度稳定性好、噪声低。按照结构的不同，场效应晶体管可以分为以下两类：
1. 结型场效应晶体管（JFET）
N型沟道结型场效应晶体管
P型沟道结型场效应晶体管
2. 绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）
增强型MOS场效应晶体管（N沟道、P沟道）
耗尽型MOS场效应晶体管（N沟道、P沟道）
绝缘栅型场效应晶体管在实际应用中多见增强型MOS管，N型沟道的简称为“NMOS”，P型沟道的简称为“PMOS”，绝缘栅型场效应晶体管的外观如图2-13所示。
2.3.1 结型场效应晶体管
结型场效应晶体管（JFET）按照制作的工艺不同可分为N型沟道和P型沟道两种，在电路图中的表示符号如图2-14所示。
结型场效应晶体管的内部结构如图2-15所示。我们先以N型沟道结型场效应晶体管为例，在N型硅棒两端引出漏极D和源极S两个电极，又在硅棒的两侧各做一个P区，形成两个PN结。在P区分别引出电极并将其连接起来，成为栅极G，这样就构成了N型沟道的结型场效应晶体管。同样，P型沟道场效应晶体管则是在P型硅棒两侧各做一个N区，就制成了P型沟道结型场效应晶体管。
无论是N型沟道还是P型沟道场效应晶体管，从漏极至源极的电流均受加在栅极和源极PN结上的反向电压的控制，反向电压越高，两个栅极边上的耗尽层就越厚，沟道的面积就越小，流过漏极和源极之间的电流就越小。通过改变栅极和源极之间的电压，就能控制漏极和源极之间的电流。结型场效应晶体管和晶体管相比有输入阻抗高等优点，但也有不足之处，主要表现在以下几个方面：
1）栅源极间的电阻虽然可达10MΩ以上，但在某些场合仍嫌不够高。
2）在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。
3）栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。
2.3.2 绝缘栅型场效应晶体管（MOS管）
正因为结型场效应晶体管有上述缺点，使用绝缘栅型场效应晶体管就可以很好地解决这些问题。绝缘栅型场效应晶体管是由金属、氧化物和半导体组成的，所以又称为“金属－氧化物－半导体”场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET或MOS管）。绝缘栅型场效应晶体管分为增强型和耗尽型两种。在栅极和源极之间不加电压的情况下，漏极和源极之间断开的称为增强型场效应晶体管，导通的称为耗尽型场效应晶体管。无论增强型还是耗尽型，都分为N型沟道和P型沟道两种。
1.增强型MOS管
增强型MOS管在电路中的表示符号如图2-16所示，其内部结构如图2-17所示。
N沟道增强型MOS管是用一块P型硅片作为衬底，在它上面做两个相隔的N型区，作为源极S和漏极D，另外在硅片表面覆盖一层二氧化硅绝缘层，在绝缘层上覆盖金属铝并引出电极作为栅极G。同理，P沟道增强型MOS管是在N型硅上做两个P型区而成。由于增强型MOS管的栅极与其他电极绝缘，所以称为绝缘栅MOS管。也正是由于这个原因，使这种MOS管的输入阻抗非常高。
接下来我们需要分析一下增强型MOS管的原理。当栅极上无电压时，在源极与漏极之间总存在一个反向的PN结，所以不会有电流流过，此时MOS管处于截止状态；当有一个电压施加在MOS管栅极上时，由于电场的作用，此时在半导体中会出现一个导电沟道，使源极和漏极导通，改变栅极电压，就可以控制源极和漏极之间的电流。
2. 耗尽型MOS管
耗尽型MOS管在电路中的表示符号如图2-18所示，其内部结构如图2-19所示。
耗尽型MOS管的内部结构和增强型MOS管基本相同，所不同的是在制造管子时在源极和漏极之间预先埋设了导电沟道，所以在无栅极电压的情况下，管子的源极和漏极之间是导通的。当在栅极上施加反向电压时，产生的耗尽层会夹断导电沟道，从而控制源极与漏极之间的电流。
