場效應(yīng)管工作原理

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　　MOS 場效應(yīng)管也被稱為MOS FET， 既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）的縮寫。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。
2 P9 u8 O* {/ H　　MOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：其導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子(多子)參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。導(dǎo)電機(jī)理與小功率MOS管相同，但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別，小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷�，功率MOSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，又稱為VMOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。
　　其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，因此具有很高的輸入電阻，該管導(dǎo)通時(shí)在兩個(gè)高濃度n擴(kuò)散區(qū)間形成n型導(dǎo)電溝道。n溝道增強(qiáng)型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓，且只有柵源電壓大于閾值電壓時(shí)才有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加?xùn)艍?柵源電壓為零)時(shí)，就有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。
　　場效應(yīng)管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖5。它可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。由圖可看出，對(duì)于N溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對(duì)于P溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對(duì)于場效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓（或稱電場）控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時(shí)這也是我們稱之為場效應(yīng)管的原因。
& c1 u6 f+ r2 H) U　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　場效應(yīng)管工作原理圖
) t: I' _& {+ O* F5 k　　為解釋MOS場效應(yīng)管工作原理圖，我們先了解一下僅含有一個(gè)P—N結(jié)的二極管的工作過程。如圖6所示，我們知道在二極管加上正向電壓（P端接正極，N端接負(fù)極）時(shí)，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過。這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng)，從而形成導(dǎo)通電流。同理，當(dāng)二極管加上反向電壓（P端接負(fù)極，N端接正極）時(shí)，這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動(dòng)，其PN結(jié)沒有電流通過，二極管截止。
/ x% L- Q( F& v8 D　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　對(duì)于場效應(yīng)管（見圖7），在柵極沒有電壓時(shí)，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過，此時(shí)場效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)（圖7a）。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS場效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場的作用，此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)體中（見圖7b），從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想像為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。圖8給出了P溝道的MOS場效應(yīng)管的工作過程，其工作原理類似這里不再重復(fù)。
　　場效應(yīng)管工作原理圖
, S$ q% k: h/ f0 E7 A  c1 s' o　　場效應(yīng)管工作原理圖
! C# _" x& p: F　　下面簡述一下用C-MOS場效應(yīng)管（增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管）組成的應(yīng)用電路的工作過程（見圖9）。電路將一個(gè)增強(qiáng)型P溝道MOS場效應(yīng)管和一個(gè)增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為低電平時(shí)，P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時(shí)，N溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場效應(yīng)管和N溝道MOS場效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時(shí)由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時(shí)，MOS場效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場效應(yīng)管其關(guān)斷電壓略有不同。也正因?yàn)槿绱�，使得該電路不�?huì)因?yàn)閮晒芡瑫r(shí)導(dǎo)通而造成電源短路。
　　場效應(yīng)管工作原理圖
) v: i' |8 O5 E7 z7 M$ ^　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　由以上分析我們可以畫出原理圖中MOS場效應(yīng)管電路部分的工作過程（見圖10）。工作原理同前所述。
( h% z3 F" |- c& E9 z　　場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應(yīng)管。場效應(yīng)管工作原理圖一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高（108～109Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競爭者。
7 s; @) h. P( D　　場效應(yīng)管AO7800 www.dzsc.com/ic-detail/9_5628.html的參數(shù)
　　系列：AO
- A* R1 H/ `- X; p/ Z　　FET類型：2 個(gè) N 溝道（雙）
　　FET功能：邏輯電平門
5 t, Y' M" c$ D$ W* M% g( h　　電流-連續(xù)漏極（Id）（25°C時(shí)）：900mA
　　不同 Id，Vgs時(shí)的 RdsOn（最大值）：300 毫歐 @ 900mA，4.5V不同Id時(shí)的Vgs（th）（最大值）：900mV @ 250?A不同Vgs時(shí)的柵極電荷 （Qg）（最大值）：1.9nC @ 4.5V不同Vds時(shí)的輸入電容（Ciss）（最大值）：120pF @ 10V功率-最大值：300mW工作溫度：-55°C ~ 150°C（TJ）
* ?2 {) X. G3 C9 w5 W. c　　安裝類型：表面貼裝
# B# W7 n( s3 \; e4 s+ \　　封裝形式Package：SC-70
: V+ N0 h9 q, }, s$ \　　極性Polarity：N-CH
　　漏源極擊穿電壓VDSS：20V
/ a% `, `- k. [" d　　連續(xù)漏極電流ID：0.9A
　　FET 類型：2 個(gè) N 溝道（雙）
　　FET 功能：邏輯電平門
　　漏源電壓（Vdss）：20V
　　電流 - 連續(xù)漏極（Id）（25°C 時(shí)）：900mA
1 @' i  d: P" U4 b; v5 I  d& a$ K　　不同 Id，Vgs 時(shí)的 Rds On（最大值）：300 毫歐 @ 900mA，4.5V不同 Id 時(shí)的 Vgs（th）（最大值）：900mV @ 250?A不同 Vgs 時(shí)的柵極電荷 （Qg）（最大值）：1.9nC @ 4.5V不同 Vds 時(shí)的輸入電容（Ciss）（最大值）：120pF @ 10V功率 - 最大值：300mW封裝/外殼：SC-70-6L
# @1 A6 ]1 Q" g. U6 z　　功率（W）：0.3W
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9 e; o! X+ V# f' l8 }5 g# k

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