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场效应管有什么用处
简单点说，在电路中，场效应管类似于一个水流阀门。场效应管上有三个极：栅极，源极，漏极。对应到水阀上就是 控制阀（栅极），进水口（源极），出水口（漏极）。
对于数字电路而言，场效应管的通断就类似水流的通断。是否有水流就对应着逻辑0和逻辑1。
对于模拟电路而言，场效应管可以提供放大器的作用。就类似于用很小的力通过水流控制阀可以控制很大的水流。控制的力度大了，水阀就开启的大，出来的水流就大。控制的力度小了，水阀开启程度会变小，出来的水流就小了。这样就起到了放大作用。
场效应管主要有结型场效应管（JFET）、MOS两大类，当然个人认为IGBT也可归为场效应管。
其中JFET比较冷门，但并不是说它就一无是处。JFET因其低噪声的优势，常常作为运放的输入级。比如我们常用的运放TL084就是JFET作为输入差分对的运放。当然，现在TL084的参数指标在同类运放中已经平淡无奇。
图1 TL084的原理图简图
IGBT结合了MOS和BJT的优点，但主要用于高压大电流下功率开关。比如高铁上的变流器就有IGBT整流模块。从图2和图3可以看出IGBT与功率MOS在结构上是很相似的，最大的区别在于IGBT在N型漂移区下有一层重掺杂的P型衬底作为IGBT的集电极（这是对N沟道器件而言，对P沟道器件则要反一下）。
图2 N沟道功率IGBT结构示意图
图3 N沟道功率MOS管结构示意图
接下来就重点讲MOS管了。在当前电子科技中，MOS管可谓无处不在，可以说MOSFET技术是当前半导体工业的基石，尤其是CMOS。在集成电路中，尤其是数字集成电路，如CPU、FPGA、DRAM等等，绝大多数，注意是绝大多数集成电路使用的是CMOS工艺。所谓的CMOSFET，即互补金属氧化物半导体场效应管（Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor），即芯片上既有NMOS又有PMOS晶体管的半导体工艺。我们可以看一个最简单的数字电路里的CMOS反相器
图4 CMOS反相器原理图
图5 CMOS反相器结构示意图
从图5中可以看到，PMOS是做在一个N阱中。CMOS工艺是一种平面工艺，与图2所示的功率MOS的垂直工艺是不同的。早期还有NMOS工艺，即芯片上只有NMOS，而图4中PMOS的位置只是一个电阻，这样工艺更简单。但由于电阻的存在，导致NMOS工艺功耗大，开关频率低。
当今半导体业界，如台积电、三星、intel和中芯国际等的12英寸线大部分都是CMOS工艺。MOS工艺占如此高的比例，自然有它的优势，只不过优势不在单管性能上。
1. MOS工艺简单，需要的掩膜（Mask）层数少，这样就使得成大为降低；
2. 几乎无栅极电流，功耗更小；
3. 相比Bipolar晶体管基极输入到发射极有一个的二极管，CMOS工艺栅极输入无二极管反向恢复时间的问题，开关频率可以更高；
4. 更容易驱动，显然图4中的NMOS和PMOS是不能简单地用BJT NPN和PNP三极管代替的。
在集成电路领域，遵循摩尔定律演进的半导体工艺就是CMOS工艺。那么除了上述优点，MOS管是否还有其他优点？在开关电源领域，现在除了高压高电流下的IGBT，几乎全部是用MOS管来做开关。任意选一个开关电源方案，凌特的LT8610，这是一个集成了内部开关的控制器，见图6
图6 LT8610开关电源转换器
可以看到，作为一个Bulk式开关电源，在图6中并没有看到肖特基二极管，这是因为LT8610是一个同步整流控制器，用一个MOSFET取代了肖特基二极管，以提高电源效率。
再来看它的内部框图
图7 LT8610内部框图
可以看到LT8610内部集成了两个MOS管，其中M1是Bulk开关管，而M2是同步整流管。用MOS做同步整流管是因为MOS管是单载流子器件，即在MOS管开通后，NMOS管沟道中只有电子参与导电，而PMOS沟道中只有空穴参与导电，因此对于NMOS电流既可以从漏极流到源极，也可以从源极流到漏极。其次，由于是单载流子导电器件，MOS管导通后，源漏之间没有饱和压降，只有一个几mΩ到几十mΩ的电阻，也没有二极管反向恢复时间的问题。能够取得比用肖特基二极管更低的功率消耗。
最后再补充一点：LT8610中，两个MOS都是N型的，为了使上管M1能充分驱动，需要用到自举电容（图6中SW和BST之间的100nF的电容）
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