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  6. 場效應管工作原理,MOS管場效應管解析
    • 發布時間:2021-03-15 14:46:26
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    場效應管工作原理,MOS管場效應管解析
    場效應管分類 
    場效應管分結型、絕緣柵型兩大類。結型場效應管(JFET)因有兩個PN結而得名,絕緣柵型場效應管(JGFET)則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。目前在絕緣柵型場效應管中,應用最為普遍的是MOS場效應管,簡稱MOS管(即金屬-氧化物-半導體場效應管MOSFET);此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場效應管,以及最近剛問世的πMOS場效應管、VMOS功率模塊等。 
    場效應管工作原理
    場效應管工作原理
    按溝道半導體資料的不同,結型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導電方式來劃分,場效應管又可分紅耗盡型與加強型。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,也有加強型的。 
    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溝耗盡型和加強型;P溝耗盡型和加強型四大類。見下圖。 
    場效應管工作原理
    場效應管的特點
    場效應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,場效應管具有輸入阻抗高、噪聲低、動態范圍大、功耗小、易于集成等特性。
    場效應管工作原理
    場效應管的工作原理如圖4-24所示(以結型N溝道管為例)。由于柵極G接有負偏壓(-UG),在G左近構成耗盡層。
    當負負偏壓(-UG)的絕對值增大時,耗盡層增大,溝道減小,漏極電流ID減小。當負偏壓(一UG)的絕對值減小時,耗盡層減小,溝道增大,漏極電流ID增大。可見,漏極電流ID受柵極電壓的控制,所以場效應管是電壓控制型器件,即經過輸入電壓的變化來控制輸出電流的變化,從而到達放大等目的。
    和雙極型晶體管一樣,場效應管用于放大等電路時,其柵極也應加偏置電壓。
    結型場效府管的柵極應加反向偏置電壓,即N溝道管加負柵壓,P溝道管加正柵爪。加強型絕緣柵場效應管應加正向柵壓。耗盡型絕緣柵場效應管的柵壓可正、可負、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。
    場效應管工作原理
    場效應管的參數
    場效應管的參數很多,包括直流參數、交流參數和極限參數,但普通運用時只需關注以下主要參數:飽和漏源電流IDSS夾斷電壓Up,(結型管和耗盡型絕緣柵管,或開啟電壓UT(加強型絕緣柵管)、跨導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。
    (2)夾斷電壓
    夾斷電壓UP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。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。
    場效應管工作原理
    (3)開啟電壓
    開啟電壓UT是指加強型絕緣柵場效應管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓。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。
    場效應管工作原理
    (4)跨導
    跨導gm是表示柵源電壓UGS對漏極電流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是權衡場效應管放大才能的重要參數。
    (5)漏源擊穿電壓
    漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時,場效應管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項極限參數,加在場效應管上的工作電壓必需小于BUDS。
    (6)最大耗散功率
    最大耗散功率PDSM也是—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。運用時場效應管實踐功耗應小于PDSM并留有—定余量。
    (7)最大漏源電流
    最大漏源電流IDSM是另一項極限參數,是指場效應管正常工作時,漏源間所允許經過的最大電流。場效應管的工作電流不應超越IDSM。
    場效應管的作用:
    一、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。
    二、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。
    三、場效應管可以用作可變電阻。
    四、場效應管可以方便地用作恒流源。
    五、場效應管可以用作電子開關。
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