MOSFET管基本結(jié)構(gòu)與工作原理:mos管學(xué)名是場(chǎng)效應(yīng)管,是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)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(gè)方面用工程師的話簡(jiǎn)單描述。MOS場(chǎng)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(hào)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(chǎng)效應(yīng)管的主要優(yōu)勢(shì)之一是控制融合度相對(duì)較高。珠海增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管廠商
如果GATE相對(duì)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(huì)去掉閾值電壓前面的符號(hào),一個(gè)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(chǎng)效應(yīng)管通過投影一個(gè)電場(chǎng)在一個(gè)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(gè)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(chǎng)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(chǎng)合取代了雙極型晶體管。南通P溝道場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)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(hào)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(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管中,使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。2、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。gm是權(quán)衡場(chǎng)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(shí),場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能接受的較大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù),加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS。4、較大耗散功率,較大耗散功率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)所允許的較大漏源耗散功率。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。5、較大漏源電流,較大漏源電流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)過的較大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超越IDSM。在安裝場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),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(chǎng)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(shí),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(shí)才出現(xiàn)導(dǎo)電溝道。c.原因:制造N溝道耗盡型MOS管時(shí),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(shí)摻入負(fù)離子),如圖1(a)所示,因此即使vGS=0時(shí),在這些正離子產(chǎn)生的電場(chǎng)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(chǎng)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(shí),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(shí),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(shí)的柵-源電壓稱為夾斷電壓,仍用VP表示。與N溝道結(jié)型場(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管
場(chǎng)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(chǎng)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(gè)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(shí),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(gè)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(shí),N溝道管開始導(dǎo)通,形成漏極電流ID。場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET),從而大部分代替了JFET,對(duì)電子行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。珠海增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管廠商