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场效应管原理简析,场效应管的分类与参数

本站为您提供的场效应管原理简析,场效应管的分类与参数,场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。主要有两种类型(junction FET—JFET)和金属 – 氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor FET,简称MOS-FET)。由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。

  场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。主要有两种类型(juncTIon FET—JFET)和金属 – 氧化物半导体场效应管(metal-oxide semiconductor FET,简称MOS-FET)。由大都载流子参加导电,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(107~1015Ω)、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。

  场效应管(FET)是使用操控输入回路的电场效应来操控输出回路电流的一种半导体器材,并以此命名。因为它仅靠半导体中的大都载流子导电,又称单极型晶体管。FET 英文为Field Effect Transistor,简写成FET。

  场效应管的特色:

  场效应管是依据三极管的原理开宣布的新一代扩大元件,有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特色是栅极的内阻极高,选用二氧化硅资料的能够到达几百兆欧,归于电压操控型器材。场效应管场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。由大都载流子参加导电,也称为单极型晶体管。它归于电压操控型半导体器材。

  与双极型晶体管比较,场效应管具有如下特色。

  (1)场效应管是电压操控器材,它经过VGS(栅源电压)来操控ID(漏极电流);

  (2)场效应管的操控输入端电流极小,因此它的输入电阻(107~1012Ω)很大。

  (3)它是使用大都载流子导电,因此它的温度稳定性较好;

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  (4)它组成的扩大电路的电压扩大系数要小于三极管组成扩大电路的电压扩大系数;

  (5)场效应管的抗辐射能力强;

  (6)因为它不存在凌乱运动的电子分散引起的散粒噪声,所以噪声低。

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  具有输入电阻高(100MΩ~1 000MΩ)、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、热稳定性好等长处,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强壮竞争者。

  场效应管的作业原理:

  场效应管作业原理用一句话说,便是“漏极-源极间流经沟道的ID,用以栅极与沟道间的pn结构成的反偏的栅极电压操控ID”。更正确地说,ID流经通路的宽度,即沟道截面积,它是由pn结反偏的改变,发生耗尽层扩展改变操控的原因。在VGS=0的非饱满区域,表明的过渡层的扩展因为不很大,依据漏极-源极间所加VDS的电场,源极区域的某些电子被漏极拉去,即从漏极向源极有电流ID活动。从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成阻塞型,ID饱满。将这种状况称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挠,并不是电流被堵截。

  在过渡层因为没有电子、空穴的自在移动,在抱负状况下简直具有绝缘特性,一般电流也难活动。可是此刻漏极-源极间的电场,实际上是两个过渡层触摸漏极与门极下部邻近,因为漂移电场拉去的高速电子经过过渡层。因漂移电场的强度简直不变发生ID的饱满现象。其次,VGS向负的方向改变,让VGS=VGS(off),此刻过渡层大致成为掩盖全区域的状况。并且VDS的电场大部分加到过渡层上,将电子拉向漂移方向的电场,只需接近源极的很短部分,这更使电流不能流转。

  场效应管的分类:

  场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管,是较新式的半导体资料,使用电场效应来操控晶体管的电流,因此得名。它只需一种载流子参加导电的半导体器材,是一种用输入电压操控输出电流的半导体器材。从参加导电的载流子来区分,它有电子作为载流子的N沟道器材和空穴作为载流子的P沟道器材。从场效应管的结构来区分,它有结型场效应管和绝缘栅型场效应管之分。

  1.结型场效应管

  (1) 结型场效应管结构

  N沟道结型场效应管的结构如下图所示,它是在N型半导体硅片的两边各制作一个PN结,构成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极,N型硅的一端是漏极,另一端是源极。

  场效应管原理简析,场效应管的分类与参数

  结型场效应管的结构示意图

  (2) 结型场效应管作业原理

  以N沟道为例阐明其作业原理。

  当VGS=0时,在漏、源之间加有必定电压时,在漏源间将构成多子的漂移运动,发生漏极电流。当VGS《》时,PN结反偏,构成耗尽层,漏源间的沟道将变窄,ID将减小,VGS持续减小,沟道持续变窄,ID持续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS (off)。

  (3)结型场效应管特性曲线

  结型场效应管的特性曲线有两条,

  一是输出特性曲线(ID=f(VDS)| VGS=常量),

  二是搬运特性曲线(ID=f(VGS)|VDS =常量)。

  N沟道结型场效应管的特性曲线如下图所示。

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  (a) 漏极输出特性曲线 (b) 搬运特性曲线

  N沟道结型场效应管的特性曲线

  2. 绝缘栅场效应三极管的作业原理

  绝缘栅场效应三极管分为:

  耗尽型→N沟道、P沟道

  增强型→N沟道、P沟道

  (1)N沟道耗尽型绝缘栅场效应管结构

  N沟道耗尽型的结构和符号如下图(a)所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了很多的金属正离子。所以当VGS=0时,这些正离子现已感应出反型层,构成了沟道。所以,只需有漏源电压,就有漏极电流存在。当VGS》0时,将使ID进一步添加。VGS《》时,跟着VGS的减小漏极电流逐步减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压,用符号VGS (off)表明,有时也用VP表明。

  N沟道耗尽型的搬运特性曲线如下图(b)所示。

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  (a) 结构示意图 (b) 搬运特性曲线

  (2)N沟道增强型绝缘栅场效应管结构

  N沟道增强型绝缘栅场效应管,结构与耗尽型相似。但当VGS=0 V时,在D、S之间加上电压不会在D、S间构成电流。当栅极加有电压时,若VGS》VGS (th)时,构成沟道,将漏极和源极交流。假如此刻加有漏源电压,就能够构成漏极电流ID。在VGS=0V时ID=0,只需当VGS》VGS(th)后才会呈现漏极电流,这种MOS管称为增强型MOS管。

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  VGS(th)——敞开电压或阀电压;

  (3)P沟道增强型和耗尽型MOSFET

  P沟道MOSFET的作业原理与N沟道MOSFET完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同罢了。这好像双极型三极管有NPN型和PNP型相同。

  场效应管的主要参数及选用:

  为了正确安全运用场效应管,避免静电、误操作或贮存不妥而损坏场效应管,有必要对场效应管主要参数有所了解和把握。场效应管的参数多达几十种,现将主要参数及意义列于表1,作为参阅。

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