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    電力mos場效應管_場效應mos管什么作用

    什么叫mos場效應管

    1.概念:

    場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管.由多數載流子參與導電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導體器件.

    特點:

    具有輸入電阻高(100000000~1000000000Ω)、噪聲小、功耗低 、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象 、安全工作區域寬等優點,現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者.

    作用:

    場效應管可應用于放大.由于場效應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.

    場效應管可以用作電子開關.

    場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換.常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換.場效應管可以用作可變電阻.場效應管可以方便地用作恒流源.

    2.場效應管的分類:

    場效應管分結型、絕緣柵型(MOS)兩大類

    按溝道材料:結型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種.

    按導電方式:耗盡型與增強型,結型場效應管均為耗盡型,絕緣柵型場效應管既有耗盡型的,也有增強型的。

    場效應晶體管可分為結場效應晶體管和MOS場效應晶體管,而MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類.見下圖 :

    3.場效應管的主要參數 :

    Idss — 飽和漏源電流.是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中,柵極電壓UGS=0時的漏源電流.

    Up — 夾斷電壓.是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中,使漏源間剛截止時的柵極電壓.

    Ut — 開啟電壓.是指增強型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓.

    gM — 跨導.是表示柵源電壓UGS — 對漏極電流ID的控制能力,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值.gM 是衡量場效應管放大能力的重要參數.

    BVDS — 漏源擊穿電壓.是指柵源電壓UGS一定時,場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓.這是一項極限參數,加在場效應管上的工作電壓必須小于BVDS.

    PDSM — 最大耗散功率,也是一項極限參數,是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率.使用時,場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余量.

    IDSM — 最大漏源電流.是一項極限參數,是指場效應管正常工作時,漏源間所允許通過的最大電流.場效應管的工作電流不應超過IDSM

    4.結型場效應管的管腳識別:

    判定柵極G:將萬用表撥至R×1k檔,用萬用表的負極任意接一電極,另一只表筆依次去接觸其余的兩個極,測其電阻.若兩次測得的電阻值近似相等,則負表筆所接觸的為柵極,另外兩電極為漏極和源極.漏極和源極互換,若兩次測出的電阻都很大,則為N溝道;若兩次測得的阻值都很小,則為P溝道.

    判定源極S、漏極D:

    在源-漏之間有一個PN結,因此根據PN結正 、反向電阻存在差異,可識別S極與D極.用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低(一般為幾千歐至十幾千歐)的一次為正向電阻,此時黑表筆的是S極,紅表筆接D極.

    5.常效應管與晶體三極管的比較

    場效應管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元件.在只允許從信號源取較少電流的情況下,應選用場效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用晶體管.

    場效應管是利用多數載流子導電,所以稱之為單極型器件,而晶體管是即有多數載流子,也利用少數載流子導電,被稱之為雙極型器件.

    有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比晶體管好.

    場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊硅片上,因此場效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用.

    一、場效應管的結構原理及特性 場效應管有結型和絕緣柵兩種結構,每種結構又有N溝道和P溝道兩種導電溝道。

    1、結型場效應管(JFET)

    (1)結構原理 它的結構及符號見圖1 。在N型硅棒兩端引出漏極D和源極S兩個電極 ,又在硅棒的兩側各做一個P區,形成兩個PN結。在P區引出電極并連接起來,稱為柵極Go這樣就構成了N型溝道的場效應管

    圖1 、N溝道結構型場效應管的結構及符號

    由于PN結中的載流子已經耗盡 ,故PN基本上是不導電的,形成了所謂耗盡區,從圖1中可見 ,當漏極電源電壓ED一定時,如果柵極電壓越負,PN結交界面所形成的耗盡區就越厚 ,則漏、源極之間導電的溝道越窄,漏極電流ID就愈??;反之,如果柵極電壓沒有那么負 ,則溝道變寬 ,ID變大,所以用柵極電壓EG可以控制漏極電流ID的變化,就是說 ,場效應管是電壓控制元件。

    (2)特性曲線

    1)轉移特性

    圖2(a)給出了N溝道結型場效應管的柵壓---漏流特性曲線,稱為轉移特性曲線,它和電子管的動態特性曲線非常相似 ,當柵極電壓VGS=0時的漏源電流 。用IDSS表示。VGS變負時,ID逐漸減小。ID接近于零的柵極電壓稱為夾斷電壓,用VP表示 ,在0≥VGS≥VP的區段內,ID與VGS的關系可近似表示為:

    ID=IDSS(1-|VGS/VP|)

    其跨導gm為:gm=(△ID/△VGS)|VDS=常微(微歐)|

    式中:△ID------漏極電流增量(微安)

    ------△VGS-----柵源電壓增量(伏)

    圖2、結型場效應管特性曲線

    2)漏極特性(輸出特性)

    圖2(b)給出了場效應管的漏極特性曲線,它和晶體三極管的輸出特性曲線 很相似 。

    ①可變電阻區(圖中I區)在I區里VDS比較小 ,溝通電阻隨柵壓VGS而改變,故稱為可變電阻區。當柵壓一定時,溝通電阻為定值 ,ID隨VDS近似線性增大 ,當VGS<VP時,漏源極間電阻很大(關斷)。IP=0;當VGS=0時,漏源極間電阻很?。▽ǎ? ,ID=IDSS 。這一特性使場效應管具有開關作用。

    ②恒流區(區中II區)當漏極電壓VDS繼續增大到VDS>|VP|時,漏極電流,IP達到了飽和值后基本保持不變 ,這一區稱為恒流區或飽和區,在這里,對于不同的VGS漏極特性曲線近似平行線 ,即ID與VGS成線性關系,故又稱線性放大區。

    ③擊穿區(圖中Ⅲ區)如果VDS繼續增加,以至超過了PN結所能承受的電壓而被擊穿 ,漏極電流ID突然增大,若不加限制措施,管子就會燒壞 。

    2 、絕緣柵場效應管

    它是由金屬 、氧化物和半導體所組成 ,所以又稱為金屬---氧化物---半導體場效應管 ,簡稱MOS場效應管 。

    (1)結構原理

    它的結構、電極及符號見圖3所示,以一塊P型薄硅片作為襯底,在它上面擴散兩個高雜質的N型區 ,作為源極S和漏極D。在硅片表覆蓋一層絕緣物,然后再用金屬鋁引出一個電極G(柵極)由于柵極與其它電極絕緣,所以稱為絕緣柵場面效應管。

    圖3、N溝道(耗盡型)絕緣柵場效應管結構及符號

    在制造管子時 ,通過工藝使絕緣層中出現大量正離子,故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷,這些負電荷把高滲雜質的N區接通 ,形成了導電溝道,即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID 。當柵極電壓改變時,溝道內被感應的電荷量也改變 ,導電溝道的寬窄也隨之而變,因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

    場效應管的式作方式有兩種:當柵壓為零時有較大漏極電流的稱為耗散型,當柵壓為零 ,漏極電流也為零 ,必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強型。

    (2)特性曲線

    1)轉移特性(柵壓----漏流特性)

    圖4(a)給出了N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的轉移行性曲線,圖中Vp為夾斷電壓(柵源截止電壓);IDSS為飽和漏電流 。

    圖4(b)給出了N溝道增強型絕緣柵場效管的轉移特性曲線,圖中Vr為開啟電壓 ,當柵極電壓超過VT時,漏極電流才開始顯著增加。

    2)漏極特性(輸出特性)

    圖5(a)給出了N溝道耗盡型絕緣柵場效應管的輸出特性曲線。

    圖5(b)為N溝道增強型絕緣柵場效應管的輸出特性曲線  。

    圖4 、N溝道MOS場效管的轉移特性曲線

    圖5、N溝道MOS場效應管的輸出特性曲線

    此外還有N襯底P溝道(見圖1)的場效應管,亦分為耗盡型號增強型兩種 ,

    各種場效應器件的分類,電壓符號和主要伏安特性(轉移特性、輸出特性) 二 、場效應管的主要參數

    1、夾斷電壓VP

    當VDS為某一固定數值,使IDS等于某一微小電流時 ,柵極上所加的偏壓VGS就是夾斷電壓VP。

    2、飽和漏電流IDSS

    在源 、柵極短路條件下,漏源間所加的電壓大于VP時的漏極電流稱為IDSS。

    3、擊穿電壓BVDS

    表示漏、源極間所能承受的最大電壓,即漏極飽和電流開始上升進入擊穿區時對應的VDS 。

    4 、直流輸入電阻RGS

    在一定的柵源電壓下 ,柵、源之間的直流電阻,這一特性有以流過柵極的電流來表示,結型場效應管的RGS可達1000000000歐而絕緣柵場效應管的RGS可超過10000000000000歐。

    5、低頻跨導gm

    漏極電流的微變量與引起這個變化的柵源電壓微數變量之比 ,稱為跨導 ,即

    gm= △ID/△VGS

    它是衡量場效應管柵源電壓對漏極電流控制能力的一個參數,也是衡量放大作用的重要參數,此參靈敏常以柵源電壓變化1伏時 ,漏極相應變化多少微安(μA/V)或毫安(mA/V)來表示

    電力mos場效應管_場效應mos管什么作用,第1張

    MOS管的工作原理

    目前主板或顯卡上使用的MOS管并不太多,一般有10個左右。主要原因是大部分MOS管集成在IC芯片中 。因為MOS管主要為配件提供穩定的電壓,所以一般用在CPU 、AGP插槽 、內存插槽附近 。其中 ,CPU和AGP插槽附近布置了一組MOS管,而內存插槽共用一組MOS管。一般來說,MOS管兩個一組出現在主板上。工作原理雙極晶體管將輸入端的小電流變化放大 ,然后在輸出端輸出大的電流變化 。雙極晶體管的增益定義為輸出電流與輸入電流之比(β)。另一種晶體管叫FET,把輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。它們是電流控制裝置和電壓控制裝置 。FET的增益等于其跨導)gm,跨導定義為輸出電流的變化與輸入電壓的變化之比。FET的名字也來源于它的輸入柵極(稱為gate) ,它通過在絕緣層(氧化物SIO2)上投射電場來影響流經晶體管的電流。實際上沒有電流流過這個絕緣體(只是電容的作用),所以FET的柵極電流很小(電容的電流損耗) 。最常見的FET在柵電極下使用一薄層二氧化硅作為絕緣體。這種晶體管被稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管,或金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。

    mos場效應晶體管功率有多大

    mos場效應晶體管功率5000w

    MOS場效應管也被稱為金屬氧化物半導體場效應管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET) 。它一般有耗盡型和增強型兩種。增強型MOS場效應管可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型電力mos場效應管 ,PNP型也叫P溝道型 。對于N溝道電力mos場效應管的場效應管其源極和漏極接在N型半導體上電力mos場效應管 ,同樣對于P溝道電力mos場效應管的場效應管其源極和漏極則接在P型半導體上 。場效應管的輸出電流是由輸入的電壓(或稱電場)控制,可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗 ,同時這也是我們稱之為場效應管的原因。

    mos管是什么原理,起什么作用的

    MOS管的原理:

    它是利用VGS來控制“感應電荷”的多少 ,以改變由這些“感應電荷 ”形成的導電溝道的狀況,然后達到控制漏極電流的目的。在制造管子時,通過工藝使絕緣層中出現大量正離子 ,故在交界面的另一側能感應出較多的負電荷,這些負電荷把高滲雜質的N區接通,形成了導電溝道 ,即使在VGS=0時也有較大的漏極電流ID 。當柵極電壓改變時,溝道內被感應的電荷量也改變,導電溝道的寬窄也隨之而變 ,因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。

    作用:

    1、可應用于放大電路。由于MOS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 。

    2、很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

    3 、可以用作可變電阻 。

    4、可以方便地用作恒流源。

    5、可以用作電子開關。

    簡介:

    mos管,即在集成電路中絕緣性場效應管 。是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導體(semiconductor)場效應晶體管?;蛘叻Q是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS管的source和drain是可以對調的 ,都是在P型backgate中形成的N型區 。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能 。這樣的器件被認為是對稱的。

    結構特點:

    MOS管的內部結構如下圖所示;其導通時只有一種極性的載流子(多子)參與導電 ,是單極型晶體管。導電機理與小功率MOS管相同,但結構上有較大區別,小功率MOS管是橫向導電器件 ,功率MOSFET大都采用垂直導電結構,又稱為VMOSFET,大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力 。

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    n溝道mos管? ? ? ? ? ? ? ? ?

    p溝道mos管

    其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層 ,因此具有很高的輸入電阻,該管導通時在兩個高濃度n擴散區間形成n型導電溝道。n溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓,且只有柵源電壓大于閾值電壓時才有導電溝道產生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加柵壓(柵源電壓為零)時 ,就有導電溝道產生的n溝道MOS管 。

    什么是MOS場效應管?

    mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導體(semiconductor)場效應晶體管。

    或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。

    MOS管的source和drain是可以對調的 ,他們都是在P型backgate中形成的N型區 。在多數情況下,這個兩個區是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。

    雙極型晶體管把輸入端電流的微小變化放大后 ,在輸出端輸出一個大的電流變化 。雙極型晶體管的增益就定義為輸出輸入電流之比(beta)。另一種晶體管,叫做場效應管(FET),把輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。FET的增益等于它的transconductance , 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比 。 場效應管的名字也來源于它的輸入端(稱為gate)通過投影一個電場在一個絕緣層上來影響流過晶體管的電流 。事實上沒有電流流過這個絕緣體,所以FET管的GATE電流非常小。最普通的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體(MOS)晶體管,或,金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET) 。因為MOS管更小更省電 ,所以他們已經在很多應用場合取代了雙極型晶體管。

    MOS管的工作原理:

    先考察一個更簡單的器件-MOS電容-能更好的理解MOS管。這個器件有兩個電極,一個是金屬,另一個是extrinsic silicon ,他們之間由一薄層二氧化硅分隔開 。金屬極就是GATE,而半導體端就是backgate或者body。他們之間的絕緣氧化層稱為gate dielectric。圖示中的器件有一個輕摻雜P型硅做成的backgate 。這個MOS 電容的電特性能通過把backgate接地,gate接不同的電壓來說明。MOS電容的GATE電位是0V。金屬GATE和半導體BACKGATE在WORK FUNC深圳振邦微 ON上的差異在電介質上產生了一個小電場 。在器件中 ,這個電場使金屬極帶輕微的正電位 ,P型硅負電位。這個電場把硅中底層的電子吸引到表面來,它同時把空穴排斥出表面。這個電場太弱了,所以載流子濃度的變化非常小 ,對器件整體的特性影響也非常小 。

    當MOS電容的GATE相對于BACKGATE正偏置時發生的情況 。穿過GATE DIELECTRIC的電場加強了,有更多的電子從襯底被拉了上來。同時,空穴被排斥出表面。隨著GATE電壓的升高 ,會出現表面的電子比空穴多的情況 。由于過剩的電子,硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉被稱為inversion,反轉的硅層叫做channel。隨著GATE電壓的持續不斷升高 ,越來越多的電子在表面積累,channel變成了強反轉 。Channel形成時的電壓被稱為閾值電壓Vt。當GATE和BACKGATE之間的電壓差小于閾值電壓時,不會形成channel。當電壓差超過閾值電壓時 ,channel就出現了 。

    MOS電容:(A)未偏置(VBG=0V),(B)反轉(VBG=3V),(C)積累(VBG=-3V)。 中是當MOS電容的GATE相對于backgate是負電壓時的情況。電場反轉 ,往表面吸引空穴排斥電子 。硅表層看上去更重的摻雜了 ,這個器件被認為是處于accumulation狀態了。 MOS電容的特性能被用來形成MOS管。Gate,電介質和backgate保持原樣 。在GATE的兩邊是兩個額外的選擇性摻雜的區域 。其中一個稱為source,另一個稱為drain。假設source 和backgate都接地 ,drain接正電壓。只要GATE對BACKGATE的電壓仍舊小于閾值電壓,就不會形成channel 。Drain和backgate之間的PN結反向偏置,所以只有很小的電流從drain流向backgate。如果GATE電壓超過了閾值電壓 ,在GATE電介質下就出現了channel。這個channel就像一薄層短接drain和source的N型硅 。由電子組成的電流從source通過channel流到drain??偟膩碚f,只有在gate 對source電壓V 超過閾值電壓Vt時,才會有drain電流。

    在對稱的MOS管中 ,對source和drain的標注有一點任意性 。定義上,載流子流出source,流入drain。因此Source和drain的身份就靠器件的偏置來決定了。有時晶體管上的偏置電壓是不定的 ,兩個引線端就會互相對換角色 。這種情況下,電路設計師必須指定一個是drain另一個是source。

    Source和drain不同摻雜不同幾何形狀的就是非對稱MOS管。制造非對稱晶體管有很多理由,但所有的最終結果都是一樣的 。一個引線端被優化作為drain ,另一個被優化作為source 。如果drain和source對調 ,這個器件就不能正常工作了。

    晶體管有N型channel所有它稱為N-channel MOS管,或NMOS。P-channel MOS(PMOS)管也存在,是一個由輕摻雜的N型BACKGATE和P型source和drain組成的PMOS管 。如果這個晶體管的GATE相對于BACKGATE正向偏置 ,電子就被吸引到表面,空穴就被排斥出表面。硅的表面就積累,沒有channel形成。如果GATE相對于BACKGATE反向偏置 ,空穴被吸引到表面,channel形成了 。因此PMOS管的閾值電壓是負值。由于NMOS管的閾值電壓是正的,PMOS的閾值電壓是負的 ,所以工程師們通常會去掉閾值電壓前面的符號。一個工程師可能說,“PMOS Vt從0.6V上升到0.7V”, 實際上PMOS的Vt是從-0.6V下降到-0.7V 。

    場效應管的特性是什么?

    1 、場效應管是電壓控制器件 ,它通過VGS(柵源電壓)來控制ID(漏極電流);

    2、場效應管的控制輸入端電流極小,因此它的輸入電阻(107~1012Ω)很大。

    3、利用多數載流子導電,因此它的溫度穩定性較好;

    4 、組成的放大電路的電壓放大系數要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數;

    5、場效應管的抗輻射能力強;

    6、由于它不存在雜亂運動的電子擴散引起的散粒噪聲 ,所以噪聲低。

    擴展資料:

    場效應管分為接合型場效應管和MOS型場效應管兩類 。

    接合型場效應管即使柵極電壓為零 ,也有電流流通,因此用于恒定電流源或因低噪音而用于音頻放大器等。

    MOS型場效應管因其結構簡單 、速度快,且柵極驅動簡單、具有耐破壞力強等特征 ,而且使用微細加工技術的話,即可直接提高性能,因此被廣泛使用于由LSI的基礎器件等高頻器件到功率器件(電力控制器件)等的領域中。

    參考資料來源:百度百科——場效應管

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