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場(chǎng)效應(yīng)管工作原理,MOS管場(chǎng)效應(yīng)管知識(shí)詳解
  • 發(fā)布時(shí)間:2021-03-22 17:06:16
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場(chǎng)效應(yīng)管工作原理,MOS管場(chǎng)效應(yīng)管知識(shí)詳解
場(chǎng)效應(yīng)管分類
場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)因有兩個(gè)PN結(jié)而得名,絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(JGFET)則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。目前在絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中,應(yīng)用最為普遍的是MOS場(chǎng)效應(yīng)管,簡(jiǎn)稱MOS管(即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET);此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管,以及最近剛問世的πMOS場(chǎng)效應(yīng)管、VMOS功率模塊等。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
按溝道半導(dǎo)體資料的不同,結(jié)型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導(dǎo)電方式來劃分,場(chǎng)效應(yīng)管又可分紅耗盡型與加強(qiáng)型。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型,絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管既有耗盡型的,也有加強(qiáng)型的。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和加強(qiáng)型;P溝耗盡型和加強(qiáng)型四大類。見下圖。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)
場(chǎng)效應(yīng)管的特性是南柵極電壓UG;控制其漏極電流ID。和普通雙極型晶體管相比擬,場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、功耗小、易于集成等特性。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理如圖4-24所示(以結(jié)型N溝道管為例)。由于柵極G接有負(fù)偏壓(-UG),在G左近構(gòu)成耗盡層。
當(dāng)負(fù)負(fù)偏壓(-UG)的絕對(duì)值增大時(shí),耗盡層增大,溝道減小,漏極電流ID減小。當(dāng)負(fù)偏壓(一UG)的絕對(duì)值減小時(shí),耗盡層減小,溝道增大,漏極電流ID增大??梢?,漏極電流ID受柵極電壓的控制,所以場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件,即經(jīng)過輸入電壓的變化來控制輸出電流的變化,從而到達(dá)放大等目的。
和雙極型晶體管一樣,場(chǎng)效應(yīng)管用于放大等電路時(shí),其柵極也應(yīng)加偏置電壓。
結(jié)型場(chǎng)效府管的柵極應(yīng)加反向偏置電壓,即N溝道管加負(fù)柵壓,P溝道管加正柵爪。加強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)加正向柵壓。耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的柵壓可正、可負(fù)、可為“0”,見表4-2。加偏置的辦法有同定偏置法、自給偏置法、直接耦合法等。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)
場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)很多,包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù),但普通運(yùn)用時(shí)只需關(guān)注以下主要參數(shù):飽和漏源電流IDSS夾斷電壓Up,(結(jié)型管和耗盡型絕緣柵管,或開啟電壓UT(加強(qiáng)型絕緣柵管)、跨導(dǎo)gm、漏源擊穿電壓BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源電流IDSM。
(1)飽和漏源電流
飽和漏源電流IDSS是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流。
(2)夾斷電壓
夾斷電壓UP是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。如同4-25所示為N溝道管的UGS一ID曲線,可明白看出IDSS和UP的意義。如圖4-26所示為P溝道管的UGS-ID曲線。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
(3)開啟電壓
開啟電壓UT是指加強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。如圖4-27所示為N溝道管的UGS-ID曲線,可明白看出UT的意義。如圖4-28所示為P溝道管的UGS-ID曲線。
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
(4)跨導(dǎo)
跨導(dǎo)gm是表示柵源電壓UGS對(duì)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。9m是權(quán)衡場(chǎng)效應(yīng)管放大才能的重要參數(shù)。
(5)漏源擊穿電壓
漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時(shí),場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù),加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必需小于BUDS。
(6)最大耗散功率
最大耗散功率PDSM也是—項(xiàng)極限參數(shù),是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。運(yùn)用時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)踐功耗應(yīng)小于PDSM并留有—定余量。
(7)最大漏源電流
最大漏源電流IDSM是另一項(xiàng)極限參數(shù),是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí),漏源間所允許經(jīng)過的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超越IDSM。
場(chǎng)效應(yīng)管的作用:
一、場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
二、場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
三、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
四、場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
五、場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。
MOS管、場(chǎng)效應(yīng)管。具有低內(nèi)阻、高耐壓、快速開關(guān)、雪崩能量高等特點(diǎn),設(shè)計(jì)電流跨度1A-200A電壓跨度30V-1200V,我們可以根據(jù)客戶的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用方案的不同作出調(diào)整電性參數(shù),提高客戶產(chǎn)品的可靠性,整體轉(zhuǎn)換效率和產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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