場(chǎng)效應(yīng)管工作原理

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　　MOS 場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管）的縮寫(xiě)。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。
# E0 [! d' k- z' Z　　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。
* c6 v7 L' @! p% b5 L　　場(chǎng)效應(yīng)管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓（或稱電場(chǎng)）控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒(méi)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(chǎng)效應(yīng)管的原因。
" \8 p: [: R( |" T/ |7 Q　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
& G2 L7 l% g% h　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
　　為解釋MOS場(chǎng)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(guò)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(guò)。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(méi)有電流通過(guò)，二極管截止。
7 I+ Z, r% s7 X% I$ l　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
　　對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管（見(jiàn)圖7），在柵極沒(méi)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(guò)，此時(shí)場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場(chǎng)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(lái)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(jiàn)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(chǎng)效應(yīng)管的工作過(guò)程，其工作原理類似這里不再重復(fù)。
. p! B% |8 @6 j' Q1 F7 h- }　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
+ ^# v( c# a: e0 r　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
& y" R' ?5 I1 O3 K　　下面簡(jiǎn)述一下用C-MOS場(chǎng)效應(yīng)管（增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管）組成的應(yīng)用電路的工作過(guò)程（見(jiàn)圖9）。電路將一個(gè)增強(qiáng)型P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)增強(qiáng)型N溝道MOS場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管和N溝道MOS場(chǎng)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(guò)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(méi)有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時(shí)，MOS場(chǎng)效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場(chǎng)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。
" O& a& u: Y% [0 }* R- l" y　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
　　場(chǎng)效應(yīng)管工作原理圖
# d/ t7 |, W* i! w8 k% Y/ B9 w　　由以上分析我們可以畫(huà)出原理圖中MOS場(chǎng)效應(yīng)管電路部分的工作過(guò)程（見(jiàn)圖10）。工作原理同前所述。
7 d, j/ D0 _4 p0 K) N　　場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)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(méi)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(jìng)爭(zhēng)者。
　　場(chǎng)效應(yīng)管AO7800 www.dzsc.com/ic-detail/9_5628.html的參數(shù)
8 ^6 y2 B$ ^& w2 ]# q- ~2 w　　系列：AO
4 w8 E9 R& \( V- W' F$ v+ X　　FET類型：2 個(gè) N 溝道（雙）
  v: d* s/ o! V6 S# A+ c　　FET功能：邏輯電平門(mén)
　　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）
　　安裝類型：表面貼裝
　　封裝形式Package：SC-70
　　極性Polarity：N-CH
　　漏源極擊穿電壓VDSS：20V
! Q& \; n, O" ]8 L, T6 e4 L  M) V　　連續(xù)漏極電流ID：0.9A
9 r" C9 k8 P9 c# m# G, @; Z- K' l　　FET 類型：2 個(gè) N 溝道（雙）
　　FET 功能：邏輯電平門(mén)
　　漏源電壓（Vdss）：20V
/ s( L6 o; I- g; q' p8 i　　電流 - 連續(xù)漏極（Id）（25°C 時(shí)）：900mA
　　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
　　功率（W）：0.3W
) K. I- U. Z8 _) A; k6 J: X. T' Y7 ~: V
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