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場效應(yīng)管工作原理

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發(fā)表于 2019-7-25 16:22:46 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
  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型兩種。
$ [* E& U0 i$ |/ W$ M$ y  MOS管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示:其導(dǎo)通時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。* h% o& V! E! d& p' X& }* F  z& l. C
  其主要特點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)通時在兩個高濃度n擴散區(qū)間形成n型導(dǎo)電溝道。n溝道增強型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,就有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生的n溝道MOS管。: m( ^6 |" |# {9 _5 c
  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,同時這也是我們稱之為場效應(yīng)管的原因。
' p& g- i9 l2 }# o  Q  場效應(yīng)管工作原理圖* |; n  W" h% z9 D
  場效應(yīng)管工作原理圖. b) M6 k" ]) c4 E0 p$ b" I' J
  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端接負極)時,二極管導(dǎo)通,其PN結(jié)有電流通過。這是因為在P型半導(dǎo)體端為正電壓時,N型半導(dǎo)體內(nèi)的負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)體端運動,從而形成導(dǎo)通電流。同理,當二極管加上反向電壓(P端接負極,N端接正極)時,這時在P型半導(dǎo)體端為負電壓,正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端,負電子則聚集在N型半導(dǎo)體端,電子不移動,其PN結(jié)沒有電流通過,二極管截止。1 z; R% u1 U% g" W; b1 a! a6 U  {
  場效應(yīng)管工作原理圖8 K* M  a1 I. X7 q5 @$ I
  場效應(yīng)管工作原理圖1 \' ?* \3 a( ?4 Y
  對于場效應(yīng)管(見圖7),在柵極沒有電壓時,由前面分析可知,在源極與漏極之間不會有電流流過,此時場效應(yīng)管處與截止狀態(tài)(圖7a)。當有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應(yīng)管柵極上時,由于電場的作用,此時N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負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N型半導(dǎo)體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當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)。
9 e. p' V! @  A  E+ d0 y9 ]  場效應(yīng)管工作原理圖- t4 t3 z/ p: @( f
  場效應(yīng)管工作原理圖" G2 t" I9 t( b( f( A
  下面簡述一下用C-MOS場效應(yīng)管(增強型MOS場效應(yīng)管)組成的應(yīng)用電路的工作過程(見圖9)。電路將一個增強型P溝道MOS場效應(yīng)管和一個增強型N溝道MOS場效應(yīng)管組合在一起使用。當輸入端為低電平時,P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源正極接通。當輸入端為高電平時,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,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。也正因為如此,使得該電路不會因為兩管同時導(dǎo)通而造成電源短路。7 m( I" U% p+ A- W( m
  場效應(yīng)管工作原理圖
' O+ G7 I4 c" }& K  場效應(yīng)管工作原理圖
" J! H, ]$ p' N: V. `  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。! B, i1 F8 T) I( T; I) S1 c
  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,現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
7 \+ x! B, J* A( r6 E7 t6 t  場效應(yīng)管AO7800 www.dzsc.com/ic-detail/9_5628.html的參數(shù)' }3 U" f$ Y8 u& B/ a4 i
  系列:AO3 c3 D; v0 }+ e: I; l" I, o& h
  FET類型:2 個 N 溝道(雙)
2 y/ U) a( M2 l+ }  FET功能:邏輯電平門" q: U3 ?+ C. C1 I1 H
  電流-連續(xù)漏極(Id)(25°C時):900mA; Q" ]. G/ [4 }7 S+ Y5 n
  不同 Id,Vgs時的 RdsOn(最大值):300 毫歐 @ 900mA,4.5V不同Id時的Vgs(th)(最大值):900mV @ 250?A不同Vgs時的柵極電荷 (Qg)(最大值):1.9nC @ 4.5V不同Vds時的輸入電容(Ciss)(最大值):120pF @ 10V功率-最大值:300mW工作溫度:-55°C ~ 150°C(TJ), m* p: D- U( F1 k+ v
  安裝類型:表面貼裝
1 P" U& U9 r$ @! |: _7 p' E  封裝形式Package:SC-70- a# s' j6 b4 D
  極性Polarity:N-CH8 C8 A7 T; `' P4 ^3 R! x
  漏源極擊穿電壓VDSS:20V3 X/ S3 Q& ?! r2 p
  連續(xù)漏極電流ID:0.9A1 s  b+ ^* `! m3 Y" R8 U4 ^
  FET 類型:2 個 N 溝道(雙)8 F4 C4 e+ x8 ?1 @: d
  FET 功能:邏輯電平門" p" }( [& L, J
  漏源電壓(Vdss):20V. o% K+ b) ], v: i5 Q3 J
  電流 - 連續(xù)漏極(Id)(25°C 時):900mA( v0 `+ p4 K( x- V8 [" z& S
  不同 Id,Vgs 時的 Rds On(最大值):300 毫歐 @ 900mA,4.5V不同 Id 時的 Vgs(th)(最大值):900mV @ 250?A不同 Vgs 時的柵極電荷 (Qg)(最大值):1.9nC @ 4.5V不同 Vds 時的輸入電容(Ciss)(最大值):120pF @ 10V功率 - 最大值:300mW封裝/外殼:SC-70-6L! |+ U" {1 O5 g$ U/ v7 A
  功率(W):0.3W
0 R. K' H3 y/ N5 {& p
0 N  M& L: ]( i8 Z1 R
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發(fā)表于 2019-7-27 09:55:48 | 只看該作者
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發(fā)表于 2020-2-3 22:43:11 | 只看該作者
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