一文详解场效应管的工作原理

最基本的原理就不再这儿陈述了 , 不知道的可以看看书后者百度 , 都有解释 , 这篇文章搜集了一下资料 , 学习一下关于场效应管平时没有注意到的要点 。
如果给管子加上负偏差UGS时 , PN结形成空间电荷区 , 其载流子很少 , 因而也叫耗尽区(如图a中阴影区所示) 。其性能类似于绝缘体 , 反向偏压越大 , 耗尽区越宽 , 沟道电阻就越大 , 电流减小 , 甚至完全截止 。这样就达到了利用反向偏压所产生的电场来控制N型硅片(沟道)中的电流大小的目的 。

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注:实际上沟道的掺杂浓度非常小 , 导电能力比较低 , 所以有几百到几千欧导通电阻 。而且是PN结工作在反向偏置的状态 。刚开机时 , 如果负偏置没有加上 , 此时ID是最大的 。
特点:
1 , GS和GD有二极管特性 , 正向导通 , 反向电阻很大
2:DS也是导通特性 , 阻抗比较大
3:GS工作在反向偏置的状态 。
4:DS极完全对称 , 可以反用 , 即D当做S , S当做D 。
绝缘栅场效应管MOSFET
结型虽然电压控制方式 , 但是仍然有少子的飘移形成电流 。绝缘栅场效应管是栅极与衬底完全绝缘 , 所以叫绝缘栅场效应管 。
绝缘栅场效应晶体管(MOSFET)分为增强型和耗尽型两大类 , 每类中又有N沟道和P沟道之分 , N沟道又叫PMOS管 , P沟道又叫NMOS管 。

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(衬底断开是是指两个N区没有相连 。如果两个相连 , 靠改变沟道的宽度来控制电流就是耗尽型)

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(衬底在内部与源极相连 , 所以绝缘栅MOSFET的D、S极是不能互换的 。箭头的方向仍然是衬底和S极和D极的PN结方向 , 而栅极没有半导体 , 只是电容器的一个极板 。而结型的箭头是栅极向S极和D极的PN结方向 , 这就是为什么同样是N沟道 , 结型和绝缘栅型的箭头方向相反 。)
当UGS较小时 , 不能形成有效的沟道 , 尽管加有UDS , 也不能形成ID 。当增加UGS , 使ID刚刚出现时 , 对应的UGS称为开启电压 , 用UGS(th)或UT表示 。
N沟道增强型MOSFET的特性曲线

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说明栅源电压UGS对漏极电流ID的控制关系 , 可用这个关系式来表达 , 这条特性曲线称为转移特性曲线 。
转移特性曲线的斜率gm反映了栅源电压对漏极电流的控制作用 。gm称为跨导 。这是场效应三极管的一个重要参数 。

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漏极输出特性曲线
当UGS>UGS(th) , 且固定为某一值时 , 反映UDS对ID的影响 , 即ID=f(UDS)?UGS=const这一关系曲线称为漏极漏极输出特性曲线 。

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场效应三极管作为放大元件使用时 , 是工作在漏极输出特性曲线水平段的恒流区 , 从曲线上可以看出UDS对ID的影响很小 。但是改变UGS可以明显改变漏极电流ID , 这就意味着输入电压对输出电流的控制作用 。
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