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型兩種。
9 G! r5 U  A6 s　　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。
$ {' T" S* P6 }& [( i　　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。
　　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。
7 \0 ?* p" ]! o* d) Q5 G% S　　場效應(yīng)管工作原理圖
: d" l0 y1 ]. b　　場效應(yīng)管工作原理圖
( I8 z, @- y0 P4 }6 l( K% R　　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。
　　場效應(yīng)管工作原理圖
2 [" M# G, @2 l- x- \& ]$ f4 d　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　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)。
- e' Z, T; p* r9 J# {% {+ R　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　場效應(yīng)管工作原理圖
　　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。
　　場效應(yīng)管工作原理圖
  {' q9 @% J0 W2 G  p　　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。
　　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。
　　場效應(yīng)管AO7800 www.dzsc.com/ic-detail/9_5628.html的參數(shù)
　　系列：AO
　　FET類型：2 個 N 溝道（雙）
% }# l% p8 j8 G: Y% }2 j4 k' A, D1 o　　FET功能：邏輯電平門
　　電流-連續(xù)漏極（Id）（25°C時）：900mA
　　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）
: A/ l8 ^2 k' [( |  v! Y　　安裝類型：表面貼裝
: d7 f, @2 i1 k　　封裝形式Package：SC-70
　　極性Polarity：N-CH
　　漏源極擊穿電壓VDSS：20V
, v  m$ }% P9 D% B% ]　　連續(xù)漏極電流ID：0.9A
　　FET 類型：2 個 N 溝道（雙）
　　FET 功能：邏輯電平門
: V! s: ^3 ?) y5 ~5 W　　漏源電壓（Vdss）：20V
　　電流 - 連續(xù)漏極（Id）（25°C 時）：900mA
　　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
　　功率（W）：0.3W

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