在电子技术的广袤世界里，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）宛如一颗璀璨的明星，广泛应用于集成电路、电力电子等诸多领域，无论是在手机、电脑等日常电子设备，还是在工业控制、汽车电子等专业领域，都发挥着关键作用。然而，对于许多电子爱好者和初学者来说，MOSFET 复杂的结构、多样的符号以及抽象的工作原理，往往让人望而生畏。并且，在实际应用中，如何评估热载流子引导的 MOSFET 衰退，也是一个颇具挑战性但又至关重要的问题。别担心，读完这篇文章，你将全面掌握 MOSFET 从基础原理到实际应用的核心知识，以及理解评估其衰退现象的重要性。
MOSFET，也被称为绝缘栅型场效应晶体管。依据参与导电的载流子种类，它可分为 N 沟道场效应管和 P 沟道场效应管，前者以电子作为导电载流子，后者则以空穴导电。而按照导通方式的差异，又能分为耗尽型和增强型。耗尽型在未施加电压时就存在导电沟道，施加电压后沟道反而可能消失；增强型则是在施加电压后才会生成导电沟道。如此两两组合，便形成了 N 沟道增强型、N 沟道耗尽型、P 沟道增强型、P 沟道耗尽型这四种常见的 MOSFET 类型。
以 N 沟道耗尽型 MOSFET 为例，其结构设计十分精妙。它以一块低掺杂的 P 型硅片作为衬底，通过扩散工艺制作出两个高掺杂的 N + 区，这两个 N + 区分别引出源极和漏极，此时 P 型衬底与 N 型掺杂区交界处会形成 PN 结，也就是耗尽层。在半导体上方制作一层 SiO₂绝缘层，再在绝缘层上覆盖一层金属铝并引出栅极。特别的是，在栅极下方的 SiO₂绝缘层中掺入适量金属正离子，这些正离子会使下方聚集负离子，进而形成反型层，也就是漏 - 源之间的导电沟道。通常，B 极和 S 极会连接在一起使用。
了解了结构，再来看符号。绘制 N 沟道耗尽型 MOSFET 的符号时，先画一条竖实线表示原本就存在的 N 沟道，再画一条稍短的竖实线代表金属铝，两者之间的空白区域可理解为 SiO₂绝缘层，从金属铝引出 G 极，从 N 沟道两端引出 D、S 极，最后在 N 沟道右侧表示 P 型衬底，并画上指向 N 沟道的箭头表示 PN 结方向。经过优化后，就得到了最终的符号。通过这个符号，我们能快速判断出它是 N 沟道耗尽型 MOSFET。
MOSFET 的工作原理主要体现在漏源电压 uDS 对漏极电流 iD 的控制作用，以及栅源电压 uGS 对漏极电流 iD 的控制作用。当 G 极、S 极短接，在 D 极、S 极之间加电压 uDS>0 时，N 沟道内电压从 D 极到 S 极逐渐减小，靠近 D 极一侧的耗尽层较厚，靠近 S 极一侧较薄。此时沟道呈电阻特性，iD 随 uDS 增加近似线性增加。随着 uDS 不断增大，靠近 D 极一侧的耗尽层变厚，直至出现预夹断，iD 随 uDS 的增加而缓慢增加并趋于稳定。继续增大 uDS，夹断区域变大，iD 基本不再随 uDS 变化。当 uDS 增大到一定程度，管子会被击穿，电流骤然增大，使用时应避免进入这一区域。
当短接 D 极、S 极，在 G 极、S 极施加电压 uGS<0 时，G 极接电源负极，金属铝上的大量电子会排斥 N 沟道中的电子，使反型层宽度变窄形成耗尽层，D、S 极之间的漏电流减小。若再在 D、S 极施加电压，在相同 uDS 下，uGS 越小，沟道越窄，iD 越小；当 uGS 降到某个电压时，沟道完全关闭，iD = 0，这个电压就是夹断电压 UGS (off) 。相反，当 uGS>0 时，iD 比 uGS = 0 时大，且 uGS 越大，iD 越大。
基于上述工作原理，MOSFET 具有输出特性曲线和转移特性曲线。输出特性曲线是指当 uGS>UGS (off) 且为一定值时，漏极电流 iD 与漏源电压 uDS 之间的关系，它是一簇曲线。根据曲线特点，MOSFET 的工作区域可分为可变电阻区、恒流区、截止区和击穿区。转移特性曲线则是指 uDS 为一定值时，漏源电压 uGS 对漏极电流 iD 的控制特性，可以通过在输出特性曲线上做垂直于横轴的直线，与输出特性曲线相交得到坐标，进而绘制出转移特性曲线。
MOSFET 凭借其独特的结构、巧妙的工作原理，在电子领域发挥着不可替代的作用。从基础的结构与符号认知，到深入理解其工作原理和特性曲线，希望通过这篇文章，能让你对 MOSFET 有更全面、更深入的认识，为你在电子技术的学习和实践中提供有力的帮助，让你在电子世界的探索之旅更加顺畅。
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