【E課堂】絕緣柵型場效應管之圖解

2020-11-26 電子產品世界

　　增強型：VGS=0時，漏源之間沒有導電溝道，在VDS作用下無iD。耗盡型：VGS=0時，漏源之間有導電溝道，在VDS作用下iD。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/342556.htm

　　1. 結構和符號(以N溝道增強型為例)

　　在一塊濃度較低的P型矽上擴散兩個濃度較高的N型區作為漏極和源極，半導體表面覆蓋二氧化矽絕緣層並引出一個電極作為柵極。

　　  

 

　　其他MOS管符號

　　  

 

　　2. 工作原理(以N溝道增強型為例)

　　  

 

　　(1) VGS=0時，不管VDS極性如何，其中總有一個PN結反偏，所以不存在導電溝道。

　　VGS =0， ID =0

　　VGS必須大於0

　　管子才能工作。

　　  

 

　　(2) VGS>0時，在Sio2介質中產生一個垂直於半導體表面的電場，排斥P區多子空穴而吸引少子電子。當VGS達到一定值時P區表面將形成反型層把兩側的N區溝通，形成導電溝道。

　　VGS >0→g吸引電子→反型層→導電溝道

　　VGS↑→反型層變厚→ VDS ↑→ID↑

　　  

 

　　(3) VGS≥VT時而VDS較小時：

　　VDS↑→ID ↑

　　VT：開啟電壓，在VDS作

　　用下開始導電時的VGS°

　　VT = VGS —VDS

　　  

 

　　(4) VGS>0且VDS增大到一定值後，靠近漏極的溝道被夾斷，形成夾斷區。

　　VDS↑→ID 不變

　　3. 特性曲線(以N溝道增強型為例)

　　  

 

　　場效應管的轉移特性曲線動畫

　　  

 

　　4.其它類型MOS管

　　(1)N溝道耗盡型：製造時在柵極絕緣層中摻有大量的正離子，所以即使在VGS=0時，由於正離子的作用，兩個N區之間存在導電溝道(類似結型場效應管)。

　　  

 

　　(2)P溝道增強型：VGS = 0時，ID = 0開啟電壓小於零，所以只有當VGS < 0時管子才能工作。

　　  

 

　　(3)P溝道耗盡型：製造時在柵極絕緣層中摻有大量的負離子，所以即使在VGS=0 時，由於負離子的作用，兩個P區之間存在導電溝道(類似結型場效應管)。

　　  

 

　　5. 場效應管的主要參數

　　(1) 開啟電壓VT ：在VDS為一固定數值時，能產生ID所需要的最小 |VGS | 值。(增強)

　　(2) 夾斷電壓VP ：在VDS為一固定數值時，使 ID對應一微小電流時的 |VGS | 值。(耗盡)

　　(3) 飽和漏極電流IDSS ：在VGS = 0時，管子發生預夾斷時的漏極電流。(耗盡)

　　(4) 極間電容 ：漏源電容CDS約為 0.1～1pF，柵源電容CGS和柵漏極電容CGD約為1～3pF。

　　(5) 低頻跨導 gm ：表示VGS對iD的控制作用。

　　  

 

　　在轉移特性曲線上，gm 是曲線在某點上的斜率，也可由iD的表達式求導得出，單位為 S 或 mS。

　　(6) 最大漏極電流 IDM

　　(7) 最大漏極耗散功率 PDM

　　(8) 漏源擊穿電壓 V(BR)DS 柵源擊穿電壓 V(BR)GS

相關焦點

  • 如何判斷分結型場效應管、絕緣柵型場效應管
    場效應管分結型場效應管、絕緣柵型場效應管兩大類。結型場效應管(JFET)因有兩個PN結而得名，絕緣柵型場效應管(IGFET)則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。由於絕緣柵型的柵極為金屬鋁，所以又稱為MOS管。絕緣柵型又可分為增強型和耗盡型，其中耗盡型是添加了離子的。
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    ，也稱為單極性場效應管，是一種常見的利用輸入迴路的電場效應來控制輸出迴路電流的一種電壓控制性半導體器件，場效應管不但具有雙極性電晶體體積小、重量輕、壽命長等優點，而且輸入迴路的內阻高達107~1012Ω，噪聲低，熱穩定性好，抗輻射能力強，且比後者耗電省，這些優點使之從20世紀60年代誕生起就廣泛地應用於各種電子電路之中。
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  • 場效應電晶體的幾點使用知識
    我們常接觸到晶體三級管，對它的使用也比較熟悉，相對來說對晶體場效應管就陌生一點，但是，由於場效應管有其獨特的優點，例輸入阻抗高，噪聲低，熱穩定性好等，在我們的使用中也是屢見不鮮。
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    我們知道場效應電晶體的種類很多，根據結構不同分為結型場效應管和絕緣柵型場效應管;絕緣柵型場效應管又稱為金屬氧化物導體場效應管，或簡稱MOS場效應管.1、如何防止絕緣柵型場效應管擊穿由於絕緣柵場效應管的輸入阻抗非常高，這本來是它的優點，但在使用上卻帶來新的問題.由於輸入阻抗高，當帶電荷物體一旦靠近柵極時，在柵極感應出來的電荷就很難通過這個電阻洩放掉，電荷的累積造成了電壓的升高，尤其是在極間電容比較小的情況本下，少量的電荷就會產生較高的電壓，以至管子還沒使用或者在焊接時就已經擊穿或者出現指標下降的現象，特別是MOS管，其絕緣層很薄
  • 如何測量場效應管好壞
    經過這兩次判斷，這個場效應管就是好的。如果所測的結果與上述不符，則這個場效應管就是壞的。要麼是擊穿了，要麼是性能不好了。 　　注意事項： 　　（1）試驗表明，當兩手與D、S極絕緣，只摸柵極時，錶針一般向左偏轉。但是，如果兩手分別接觸D、S極，並且用手指摸住柵極時，有可能觀察到錶針向右偏轉的情形。其原因是人體幾個部位和電阻對場效應管起到偏置作用，使之進入飽和區。 　　（2）也可以用舌尖舔住柵極，現象同上。
  • 經驗分享|手繪NMOS管的工作原理分析
    場效應管分為結型場效應管和絕緣柵型場效應管。絕緣柵型場效應管的柵極與源極、柵極和漏極之間均採用 SiO2 絕緣層隔離，又因柵極為金屬鋁，又稱為 MOS 管。它的柵—源之間電阻比結型場效應管大得多，可達歐以上，並且比結型場效應管溫度穩定性好，集成化時工藝簡單，而廣泛應用於大規模集成電路。
  • 場效應電晶體的功能應用
    1.結型場效應電晶體的特性和功能特點結型場效應電晶體是利用溝道兩邊的耗盡層寬窄，改變溝道導電特性來控制漏極電流實現放大功能的，如下圖所示。提示說明：下圖為N溝道結型場效應電晶體的輸出特性曲線。當場效應電晶體的柵極電壓Ugs取不同的電壓值時，漏極電流Id將隨之改變;當Id=0時，Ugs 的值為場效應電晶體的夾斷電壓Up;當Ugs=0時，Id的值為場效應電晶體的飽和漏極電流ldss。在Ugs一定時，反映Id與Ugs之間的關係曲線為場效應電晶體的輸出特性曲線，分為3個區:飽和區、擊穿區和非飽和區。
  • 三極體和場效應管測量
    三極體和場效應管測量 一 、場效應管的測量 將萬用表撥至R×100檔，紅表筆任意接一個腳管，黑表筆則接另一個腳管，使第三腳懸空。若發現錶針有輕微擺動，就證明第三腳為柵極。欲獲得更明顯的觀察效果，還可利用人體靠近或者用手指觸摸懸空腳，只要看到錶針作大幅度偏轉，即說明懸空腳是柵極，其餘二腳分別是源極和漏極。
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  • 場效應電晶體的檢測方法
    場效應電晶體是一種常見的電壓控制器件，易被靜電擊穿損壞，原則上不能用萬用表直接檢測各引腳之間的正、反向阻值，可以在電路板上在路檢測，或根據在電路中的功能搭建相應的電路，然後進行檢測。1.結型場效應電晶體放大能力的檢測方法場效應電晶體的放大能力是最基本的性能之一，一般可使用指針萬用表粗略測量場效應電晶體是否具有放大能力。下圖為結型場效應電晶體放大能力的檢測方法。根據結型場效應電晶體放大能力的檢測方法和判斷依據，選取一個已知性能良好的結型場效應電晶體，檢測方法和判斷步驟如圖所示。
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    /場效應電晶體（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應管。 按結構場效應管分為：結型場效應（簡稱JFET）、絕緣柵場效應（簡稱MOSFET）兩大類。
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    場效應管的工作原理及特性場效應管（FET）分為結型場效應管（JFET）和絕緣柵型場效應管MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)管，即金屬-氧化物-半導體。下面以增強型NMOS為例，介紹MOS管的工作原理。