场效应管作业原理
MOS场效应管电源开关电路。
这是该设备的中心,在介绍该部分作业原理之前,先简略解释一下MOS 场效应管的作业原理。
MOS 场效应管也被称为MOS FET, 既Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文运用的为增强型MOS
场效应管,其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP型。NPN型一般称为N沟道型,PNP型也叫P沟道型。由图可看出,关于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,相同关于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。咱们知道一般三极管是由输入的电流操控输出的电流。但关于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称电场)操控,能够以为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器材有很高的输入阻抗,一起这也是咱们称之为场效应管的原因。
场效应管的作业原理,咱们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的作业进程。如图6所示,咱们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流经过。这是由于在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被招引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,然后构成导通电流。同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极)时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被集合在P型半导体端,负电子则集合在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流经过,二极管截止。
关于场效应管(见图7),在栅极没有电压时,由前面剖析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此刻场效应管处与截止状况(图7a)。当有一个正电压加在N沟道的MOS
场效应管栅极上时,由于电场的效果,此刻N型半导体的源极和漏极的负电子被招引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挠,使得电子集合在两个N沟道之间的P型半导体中(见图7b),然后构成电流,使源极和漏极之间导通。咱们也能够想像为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的树立相当于为它们之间搭了一座桥梁,该桥的巨细由栅压的巨细决议。图8给出了P沟道的MOS
场效应管的作业进程,其作业原理相似这儿不再重复。
下面简述一下用C-MOS场效应管(增强型MOS
场效应管)组成的运用电路的作业进程(见图9)。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起运用。当输入端为低电平时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状况下作业,其相位输入端和输出端相反。经过这种作业办法咱们能够获得较大的电流输出。一起由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0V,一般在栅极电压小于1到2V时,MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正由于如此,
使得该电路不会由于两管一起导通而形成电源短路。
由以上剖析咱们能够画出原理图中MOS场效应管电路部分的作业进程(见图10)。作业原理同前所述。
场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即大都载流子和反极性的少量载流子参加导电,因而称为双极型晶体管,而FET仅是由大都载流子参加导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它归于电压操控型半导体器材,具有输入电阻高(108~109Ω)、噪声小、功耗低、动态规模大、易于集成、没有二次击穿现象、安全作业区域宽等长处,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强壮竞争者。
一、场效应管的分类
场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名,绝缘栅型场效应管(JGFET)则因栅极与其它电极彻底绝缘而得名。现在在绝缘栅型场效应管中,运用最为广泛的是MOS场效应管,简称MOS管(即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET);此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管,以及最近刚面世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体资料的不同,结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电办法来区分,场效应管又可分红耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。见下图。
二、场效应三极管的类型命名办法
现行有两种命名办法。第一种命名办法与双极型三极管相同,第三位字母J代表结型场效应管,O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 资料,D是P型硅,反型层是N沟道;C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管,3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名办法是CS&TImes;&TImes;#,CS代表场效应管,&TImes;&TImes;以数字代表类型的序号,#用字母代表同一类型中的不同标准。例如CS14A、CS45G等。
三、场效应管的参数
场效应管的参数许多,包含直流参数、沟通参数和极限参数,但一般运用时重视以下主要参数:
1、I DSS — 饱满漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压U GS=0时的漏源电流。
2、UP — 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。
3、UT — 敞开电压。是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压。
4、gM — 跨导。是表明栅源电压U GS — 对漏极电流I D的操控才能,即漏极电流I D改变量与栅源电压UGS改变量的比值。gM 是衡量场效应管扩大才能的重要参数。
5、BUDS — 漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一守时,场效应管正常作业所能接受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的作业电压有必要小于BUDS。
6、PDSM — 最大耗散功率。也是一项极限参数,是指场效应管功能不变坏时所答应的最大漏源耗散功率。运用时,场效应管实践功耗应小于PDSM并留有必定余量。
7、IDSM — 最大漏源电流。是一项极限参数,是指场效应管正常作业时,漏源间所答应经过的最大电流。场效应管的作业电流不该超越IDSM
几种常用的场效应三极管的主要参数