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5.2 元器件插曲之八：场效应管
场效应管，全称场效应三极管，是一种利用场效应原理工作的半导体器件。它具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小及易于集成等特点，可应用于小信号放大、功率放大、信号驱动及振荡器中。本节通过对场效应管的学习，帮助理解单片机的I/O口结构。
场效应管有两类，一类称为结型场效应管，英文缩写为JFET。另一类称为金属氧化物半导体场效应管，英文缩写为MOSFET。我们先来看看JFET，如图5-4所示是n channel和p channel两种JFET的电路符号和代表器件的外观，JFET有三个管脚——D极（漏极）、S极（源极）、G极（栅极）。
图5-4 JEFT
我们以n channel型的JFET来说明场效应管的特性，如图5-5（a）所示为测试电路，JFET的G极连接一个电源 V GG ，电源的负极与G极相连，正极接地。首先，调节电源电压至0V，相当于JFET的G极接地，G极与S极之间的电压 V GS =0。此时增加D极电压 V DD ，也就是增加JFET的D极与S极之间的电压 V DS 。在增加的过程中，流过D极的电流 I D 渐渐增大，当 I D 增大到12mA时就不再增大，如图5-5（b）所示的 I D = I DSS 对应右侧的曲线（阴影部分）。至于 I DSS 的数值可从器件的技术手册获得，比如图5-4中就有2N5457型JFET的 I DSS =3mA。
图5-5 n channel型JFET的特性曲线
当图5-5（a）中的 V GG 不等于0，即 V GS 不等于0，对应图5-5（b）左侧曲线部分（非阴影部分），发现随着 V GS 的增大，JFET的D极电流 I D 在减小。所以对于JFET来说， V GS 控制着D极电流 I D ，且 V GS 越大， I D 越小。
MOSFET是另一类场效应管，它的内部结构异于JFET。MOSFET又分为耗尽型MOSFET（英文缩写为D-MOSFET）和增强型MOSFET（英文缩写为E-MOSFET）两种，其电路符号如图5-6所示，MOSFET也有三个管脚——D极（漏极）、S极（源极）、G极（栅极），图中还有它们对应的特性曲线图。
图5-6 MOSFET
如图5-6（a）所示的D-MOSFET中，当G极和S极之间电压 V GS =0时对应的是 I DSS 。而当 I D =0时对应的是 V GS（off） 。图5-6（b）所示为E-MOSFET的特性曲线，与D-MOSFET最大的不同是当 V GS =0时并没有D极电流 I D 产生，因此E-MOSFET没有 I DSS 参数。
从以上几个特性曲线可知，对于n channel的FET来说，当G极得到高电平时产生D极电流 I D ，即FET导通；当G极为低电平时截止。而p channel的FET正好相反，当G极为低电平时产生D极电流 I D ，即FET导通；当G极为高电平时截止。