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  • 场效应管

    2020-07-29 15:00:12
    场效应管的导通与截止由栅源电压来控制,对于增强型场效应管来说,N沟道的管子加正向电压即导通,P沟道的管子则加反向电压。一般2V~4V就可以了。但是,场效应管分为增强型(常开型)和耗尽型(常闭型),增强型的...

    场效应管的导通与截止由栅源电压来控制,对于增强型场效应管来说,N沟道的管子加正向电压即导通,P沟道的管子则加反向电压。一般2V~4V就可以了。
    但是,场效应管分为增强型(常开型)和耗尽型(常闭型),增强型的管子是需要加电压才能导通的,而耗尽型管子本来就处于导通状态,加栅源电压是为了使其截止。
    开关只有两种状态通和断,三极管和场效应管工作有三种状态,1、截止,2、线性放大,3、饱和(基极电流继续增加而集电极电流不再增加)。使晶体管只工作在1和3状态的电路称之为开关电路,一般以晶体管截止,集电极不吸收电流表示关;以晶体管饱和,发射极和集电极之间的电压差接近于0V时表示开。开关电路用于数字电路时,输出电位接近0V时表示0,输出电位接近电源电压时表示1。所以数字集成电路内部的晶体管都工作在开关状态。
    场效应管按沟道分可分为N沟道和P沟道管(在符号图中可看到中间的箭头方向不一样)。
       按材料分可分为结型管和绝缘栅型管,绝缘栅型又分为耗尽型和增强型,一般主板上大多是绝缘栅型管简称MOS管,并且大多采用增强型的N沟道,其次是增强型的P沟道,结型管和耗尽型管几乎不用。
    场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.
    场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.
    有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.
    什么叫场效应管?
    FET是Field-Effect-Transistor的缩写,即为场效应晶体管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。然而,由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同,能构成技术性能非常好的电路。
    在这里插入图片描述
    在使用的过程中,由三极管电路来进行控制电源的通断,例如:
    在这里插入图片描述
    三极管控制电路
    使用注意事项:
    百度百科已经说的很详细,很是清楚了
    场效应管
    参考:
    场效应管导通条件

    展开全文
  • 场效应管是什么 场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。主要有两种类型:结型场效应管(junction FET—JFET)和金属 -氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor FET,简称MOS-...
  • 本文介绍了结型场效应管和绝缘型场效应管的判断方法。
  • 本文讲述场效应管的工作原理、伏安特性及P沟道EMOS场效应管
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    2020-07-17 15:14:47
    MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管,英文缩写为MOSFET(Metal-Oxide-SemIConductor Field-Effect-Transistor),属于绝缘栅型。本文主要讲解 MOS场效应管的检测方法。
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    该系列为《模拟电子技术基础(第5版,童诗白、华成英)》的阅读笔记

    场效应管

    场效应管,又称单极型晶体管,是利用输出回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体期间。

    场效应管分为:结型和绝缘栅型两种不同的结构。

    1.结型场效应管

    如下图1.1所示,结型场效应管分为N沟道和P沟道两种类型。

    结型场效应管
    图1.1结型场效应管

    N沟道结型场效应管的结构示意图如下图1.2所示.
    图中,同一块N型半导体上制作两个高掺杂的P区,并将他们连接在一起,所引出的电极称为栅极g,N型半导体的两端分别引出两个电极,一个称为漏极d,一个称为源极s
    P区与N区交界面形成耗尽层,漏极和源极间的非耗尽层区域称为导电沟道。
    N沟道结型场效应管的结构示意图
    图1.2 N沟道结型场效应管的结构示意图

    1.1结型场效应管的工作原理

    为使N沟道结型场效应管能正常工作,应在栅-源之间加负向电压(即uGS<0),以保证耗尽层承受反向电压;在漏-源之间加正向电压uDS,以形成漏极电流iD

    1.当uDS=0V(即d、s短路)时,uGS对导电沟道的控制作用。

    当uDS=0V,且uGS=0V时,耗尽层很窄,导电沟道很宽。如下图(a)所示。
    当|uGS|增大时,耗尽层加宽,沟道变窄,沟道电阻增大。如下图(b)所示。
    当|uGS|增大到某一数值时,耗尽层闭合,沟道消失,沟道电阻趋于无穷大,称此时|uGS|的值为夹断电压UGS(off)。如下图(c)所示。

    2.当uGS为|UGS(off)|到0V中某一固定值时,uds对漏极电流id的影响。
    栅-漏电压uGD=uGS-uDS

    ①当uGS为UGS到0V中某一确定值时,若uDS=0V,则虽然存在由uGS所确定的一定宽度的导电沟道,但由于d-s间电压为0,因而漏极电流iD为0。
    ②若uDS>0V,则有漏极电流iD从漏极流向源极,而沿沟道从源极到漏极逐渐增大,造成靠近漏极一边的耗尽层比靠近源极一边的宽,如下图(a)所示。
    ③当uDS从零逐渐增大时,uGD逐渐减小,靠近漏极一边的导电沟道必将随之变窄。但是只要栅-漏间不出现夹断区域,沟道电阻仍基本决定于栅-源电压uGS。因此,电流iD将随uDS的增大而线性增大,d-s呈现电阻特性。
    ④而一旦uDS的增大使uGD等于UGS(off),则漏极一边的耗尽层就会出现夹断区,称uGD=UGS(off)为预夹断。如下图(b)所示。
    ⑤若uGD继续增大,则uGD<UGS(off),耗尽层闭合部分将沿沟道方向延伸,即夹断区加长。如下图(c)所示。

    ⑥当uGD<uGS(off)时,uGS对iD的控制作用
    在uGD=uGS-uDS<uGS(off),即uDS>uGS-uGS(off)的情况下,当uDS为一常量时,对应于确定的uGS,就有确定的iD。此时,可以通过改变uGS来控制iD的大小。由于漏极电流受栅-源电压的控制,故称场效应管为电压控制元件

    由以上分析可知
    ①在uGD=uGS-uDS>UGS(off)的情况下,即当uDS>uGS-uGS(off)(即g-d间未出现夹断)时,对应于不同的uGS,d-d间等效成不同阻值的电阻。
    ②当uDS使uGD=UGS(off)时,d-s之间预夹断。
    ③uDS使uGD<UGS(off)时,iD几乎仅仅决定与uGS,而与uDS无关。此时可以把iD近似看成uGS控制的电流源。
    ④当uGS<uGS(off)时,管子截止,iD=0。

    1.2结型场效应管的特性曲线

    1.输出特性曲线
    输出特性曲线如下图1.3所示

    结型场效应管的输出特性曲线
    图1.3结型场效应管的输出特性曲线

    场效应管有三个工作区域:
    ①可变电阻区(非饱和区):图中虚线为预夹断轨迹。uGS越大,预夹断时的uDS值也越大。该区域的曲线近似为不同斜率的直线。当uGS确定时,直线的斜率也唯一地被确定,直线斜率的倒数即为d-s等效电阻。因而在此区域中,可以通过改变uGS的大小(即压控的方式)来改变d-s等效电阻,也因此称为可变电阻区。
    ②恒流区(饱和区):图中预夹断区轨迹的右边区域为恒流区。利用场效应管做放大管时,应使其工作在该区域。
    ③夹断区(截止区)

    2.绝缘栅型场效应管

    绝缘栅型场效应管的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,因此而得名。
    又因栅极为金属铝,故又称为MOS管。

    MOS管分为N沟道和P沟道,但每一类又分为增强型和耗尽型。
    因此MOS管的四种种类为:N沟道增强型管,N沟道耗尽型管,P沟道增强型管,P沟道耗尽型管。

    2.1 N沟道增强型MOS管

    N沟道和P沟道增强型MOS管的电气符号,如下图2.1所示。
    N沟道和P沟道增强型MOS管的电气符号
    图2.1 N沟道和P沟道增强型MOS管的电气符号

    2.1.1 N沟道增强型MOS管的工作原理

    当栅-源之间不加电压时,漏源之间时两只背向的PN结,不存在导电沟道,因此即使漏源之间加电压,也不会有漏极电流。
    当uDS=0,且uGS>0时,由于SiO2的存在,栅极电流为0。如下图2.2(a)所示。
    当uGS增大时,一方面耗尽层增宽,形成N型薄层,称为反型层,如下图2.2(b)所示。
    使沟道刚刚形成的栅-源电压称为开启电压UGS(th)
    uGS越大,反型层越厚,导电沟道电阻越小。
    N沟道增强型MOS管的工作原理
    图2.2 N沟道增强型MOS管的工作原理1

    当uGS是大于UGS(th)的一个确定值时,若在d-s之间加正向电压,则将产生一定的漏极电流。
    此时,uDS的变化对导电沟道的影响与结型场效应管相似。
    即当uDS较小时,uDS的增大使iD线性增大,沟道沿源-漏方向逐渐变窄,如下图2.3(a)所示。
    当uDS增大到使uGD=UGS(th)(即uDS=uGD-UGS(th))时,沟道在漏极一侧出现夹断电,称为预夹断,如下图2.3(b)所示。
    如果uDS继续增大,夹断区随之延长,如下图2.3(c)所示。
    从外部看,iD几乎不因uDS的增大而变化,管子进入恒流区,iD大小几乎决定于uGS

    N沟道增强型MOS管的工作原理
    图2.3 N沟道增强型MOS管的工作原理2

    在uDS>uGS-uGS(th)时,对应于每一个uGS就有一个确定的iD。此时,可将iD是为电压uGS控制的电流源。

    2.1.2 N沟道增强型MOS管的特性曲线与电流方程

    N沟道增强型MOS管的特性曲线与电流方程,如下图2.4所示。
    MOS管也有三个工作区域:可变电阻区,恒流区与夹断区。
    N沟道增强型MOS管的特性曲线与电流方程
    图2.4N沟道增强型MOS管的特性曲线与电流方程
    (a)特性曲线 (b)电流方程

    2.2N沟道耗尽型MOS管

    即使uGS=0,P型衬底表面也存在反型层,即漏-源之间存在导电沟道。
    只要在漏-源之间加正向电压,就会产生漏极电流,如下图2.5(a)所示。
    uGS为正时,反型层变宽,沟道电阻变小,iD增大;反之,uGS为负时,反型层变窄,沟道电阻变大,iD减小。
    而当uGS从零减小到一定值时,反型层小时,漏-源之间导电沟道消失,iD=0。此时的uGS称为夹断电压UGS(off)
    N沟道耗尽型MOS管的uGS可以在正、负值的一定范围内实现对iD的控制,且仍保持栅-源间有非常大的绝缘电阻。
    在这里插入图片描述
    图2.5N沟道耗尽型MOS管的结构示意图及电气符号

    2.3 P沟道MOS管

    与N沟道MOS管相对应,P沟道增强MOS管的开启电压UGS(th)<0,当uGS<UGS(th)时管子才导通,漏-源之间应加负电源电压;P沟道耗尽型MOS管的夹断电压UGS(off)>0,uGS可在正负值的一定范围内实现对iD的控制,漏-源之间也应加负电压。

    2.4 场效应管的符号及特性

    场效应管的符号及特性,如下图2.6所示
    场效应管的符号及特性1
    场效应管的符号及特性2
    图2.6 场效应管的符号及特性

    3场效应管的主要参数

    3.1 直流参数

    ①开启电压UGS(th):增强型MOS管的参数。
    ②夹断电压UGS(off):结型场效应管和耗尽型MOS管的参数。
    ③饱和漏极电流IDSS:对于结型场效应管,在uGS=0V的情况下产生预夹断时的漏极电流定义为IDSS
    ④直流输入电阻RGS(DC):RGS(DC)等于栅-源电压与栅极电流之比。手册中一般只给出栅极电流的大小。

    3.2 交流参数

    ①低频跨导gm:该参数的数值大小表示uGS对iD控制作用的强弱。
    ②极间电容:场效应管的三个极之间均存在极间电容。

    3.3 极限参数

    ①最大漏极电流IDM:管子正常工作时漏极电流的上线值。
    ②击穿电压:超过此值,会使管子摧毁。
    ③最大耗散功率PDM:决定于管子的允许的温升。

    展开全文
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