MOSFET管基本結(jié)構(gòu)與工作原理:mos管學(xué)名是場效應(yīng)管,,是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管,屬于絕緣柵型,。本文就結(jié)構(gòu)構(gòu)造,、特點(diǎn)、實(shí)用電路等幾個方面用工程師的話簡單描述,。MOS場效應(yīng)三極管分為:增強(qiáng)型(又有N溝道,、P溝道之分)及耗盡型(分有N溝道、P溝道),。N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖和符號見上圖,。其中:電極 D(Drain) 稱為漏極,相當(dāng)雙極型三極管的集電極,;電極 G(Gate) 稱為柵極,,相當(dāng)于的基極;電極 S(Source)稱為源極,,相當(dāng)于發(fā)射極。場效應(yīng)管的主要優(yōu)勢之一是控制融合度相對較高,。珠海增強(qiáng)型場效應(yīng)管廠商
如果GATE相對于BACKGATE反向偏置,,空穴被吸引到表面,channel形成了,,因此PMOS管的閾值電壓是負(fù)值,。由于NMOS管的閾值電壓是正的,,PMOS的閾值電壓是負(fù)的,所以工程師們通常會去掉閾值電壓前面的符號,,一個工程師可能說,,"PMOS Vt從0.6V上升到0.7V", 實(shí)際上PMOS的Vt是從-0.6V下降到-0.7V,。場效應(yīng)管通過投影一個電場在一個絕緣層上來影響流過晶體管的電流,。事實(shí)上沒有電流流過這個絕緣體,所以FET管的GATE電流非常小,。較普通的FET用一薄層二氧化硅來作為GATE極下的絕緣體,。這種晶體管稱為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管,或,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET),。因?yàn)镸OS管更小更省電,,所以他們已經(jīng)在很多應(yīng)用場合取代了雙極型晶體管。南通P溝道場效應(yīng)管場效應(yīng)管的電阻特性取決于柵極電壓,,可實(shí)現(xiàn)精確控制,。
場效應(yīng)管應(yīng)用場景:電路主電源開關(guān),完全切斷,,低功耗省電,。大功率負(fù)載供電開關(guān),如:電機(jī),,太陽能電池充電\放電,,電動車電池充電逆變器SPWM波升壓部分功率電路;功放,,音響的功率線性放大電路,;數(shù)字電路中用于電平信號轉(zhuǎn)換;開關(guān)電源中,,高頻大功率狀態(tài),;用于LED燈的恒流驅(qū)動電路;汽車,、電力,、通信、工業(yè)控制,、家用電器等,。MOS管G、S,、D區(qū)分以及電流流向,。MOS管G、S,、D表示什么,?G:gate 柵極S:source 源極D:drain 漏極,。MOS管是金屬(Metal)—氧化物(Oxid)—半導(dǎo)體(Semiconductor)場效應(yīng)晶體管。市面上常有的一般為N溝道和P溝道,。N溝道的電源一般接在D,,輸出S,P溝道的電源一般接在S,,輸出D,。
場效應(yīng)管主要參數(shù):1、開啟電壓,,開啟電壓UT是指加強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管中,,使漏源間剛導(dǎo)通時的柵極電壓。2,、跨導(dǎo),,跨導(dǎo)gm是表示柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制才能,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值,。gm是權(quán)衡場效應(yīng)管放大才能的重要參數(shù),。3、漏源擊穿電壓,,漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時,,場效應(yīng)管正常工作所能接受的較大漏源電壓。這是一項極限參數(shù),,加在場效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS,。4、較大耗散功率,,較大耗散功率PDSM也是—項極限參數(shù),,是指場效應(yīng)管性能不變壞時所允許的較大漏源耗散功率。運(yùn)用時場效應(yīng)管實(shí)踐功耗應(yīng)小于PDSM并留有—定余量,。5,、較大漏源電流,較大漏源電流IDSM是另一項極限參數(shù),,是指場效應(yīng)管正常工作時,,漏源間所允許經(jīng)過的較大電流。場效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超越IDSM,。在安裝場效應(yīng)管時,,要確保其散熱良好,避免過熱導(dǎo)致性能下降或損壞,。
N溝道耗盡型MOSFET場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu):a.結(jié)構(gòu):N溝道耗盡型MOS管與N溝道增強(qiáng)型MOS管基本相似,。b.區(qū)別:耗盡型MOS管在vGS=0時,漏——源極間已有導(dǎo)電溝道產(chǎn)生,,而增強(qiáng)型MOS管要在vGS≥VT時才出現(xiàn)導(dǎo)電溝道,。c.原因:制造N溝道耗盡型MOS管時,在SiO2絕緣層中摻入了大量的堿金屬正離子Na+或K+(制造P溝道耗盡型MOS管時摻入負(fù)離子),,如圖1(a)所示,,因此即使vGS=0時,在這些正離子產(chǎn)生的電場作用下,,漏——源極間的P型襯底表面也能感應(yīng)生成N溝道(稱為初始溝道),,只要加上正向電壓vDS,就有電流iD,。 如果加上正的vGS,,柵極與N溝道間的電場將在溝道中吸引來更多的電子,溝道加寬,,溝道電阻變小,,iD增大。反之vGS為負(fù)時,,溝道中感應(yīng)的電子減少,,溝道變窄,溝道電阻變大,,iD減小,。當(dāng)vGS負(fù)向增加到某一數(shù)值時,導(dǎo)電溝道消失,,iD趨于零,,管子截止,故稱為耗盡型,。溝道消失時的柵-源電壓稱為夾斷電壓,,仍用VP表示。與N溝道結(jié)型場效應(yīng)管相同,,N溝道耗盡型MOS管的夾斷電壓VP也為負(fù)值,,但是,前者只能在vGS<0的情況下工作,。而后者在vGS=0,,vGS>0MOSFET在數(shù)字電路、功率放大器等領(lǐng)域普遍應(yīng)用,。南通P溝道場效應(yīng)管
場效應(yīng)管在無線電領(lǐng)域具有普遍應(yīng)用,,如射頻放大器、混頻器,、振蕩器等,,提高通信質(zhì)量。珠海增強(qiáng)型場效應(yīng)管廠商
以N溝道為例,,它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+,,再分別引出源極S和漏極D,。源極與襯底在內(nèi)部連通,二者總保持等電位,。當(dāng)漏接電源正極,,源極接電源負(fù)極并使VGS=0時,溝道電流(即漏極電流)ID=0,。隨著VGS逐漸升高,,受柵極正電壓的吸引,在兩個擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子,,形成從漏極到源極的N型溝道,,當(dāng)VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時,N溝道管開始導(dǎo)通,,形成漏極電流ID,。場效應(yīng)晶體管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分別發(fā)明,但是實(shí)用的器件一直到1952年才被制造出來(結(jié)型場效應(yīng)管,,Junction-FET,,JFET)。1960年Dawan Kahng發(fā)明了金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET),,從而大部分代替了JFET,,對電子行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。珠海增強(qiáng)型場效應(yīng)管廠商