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什麼是場效應管(FET)-場效應管(FET)分類、原理、用途等知識詳解

場效應管和雙極半導體不同,它屬于僅以電子或空穴中的一種載子動作的半導體。按照結構、原理可以分為:1、接合型場效應管 2、MOS型場效應管

(一)場效應管(FET)-接合型場效應管(結型FET)

1、原理

N通道接合型場效應管如圖所示,以P型半導體的栅極從兩側夾住N型半導體的結構。将PN接合面上外加反向電壓時所産生的空乏區域用于電流控制。

N型結晶區域的兩端加上直流電壓時,電子從源極流向漏極。電子所通過的通道寬度由從兩側面擴散的P型區域以及加在該區域上的負電壓所決定。

加強負的栅極電壓時,PN接合部分的空乏區域擴充到通道中,而縮小通道寬度。是以,以栅極電極的電壓可以控制源極-漏極之間的電流。

2、用途

即使栅極電壓為零,也有電流流通,是以用于恒定電流源或因低噪音而用于音頻放大器等。

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結型FET的圖形記号

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結型FET的動作原理(N通道)

(二)場效應管(FET)-MOS型場效應管

1、原理

即使是夾住氧化膜(O)的金屬(M)與半導體(S)的結構(MOS結構),如果在(M)與半導體(S)之間外加電壓的話,也可以産生空乏層。再加上較高的電壓時,氧華膜下能積蓄電子或空穴,形成反轉層。将其作為開關利用的即為MOSFET。

在動作原理圖上,如果栅極電壓為零,則PN接合面将斷開電流,使得電流在源極、漏極之間不流通。如果在栅極舊外加正電壓的話,則P型半導體的空穴将從栅極下的氧化膜-P型半導體的表面被驅逐,而形成空乏層。而且,如果再提高栅極電壓的話,電子将被吸引表表面,而形成較薄的N型反轉層,由此源杖(N型)和漏極(N型)之間連接配接,使得電流流通。

2、用途

因其結構簡單、速度快,且栅極驅動簡單、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,是以被廣泛使用于由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。

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MOS FET的圖形記号

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MOS FET的動作原理(N通道)

(三)常用場效用管

1、MOS場效應管

即金屬-氧化物-半導體型場效應管,屬于絕緣栅型。其主要特點是在金屬栅極與溝道之間有一層二氧化矽絕緣層,是以具有很高的輸入電阻(最高可達1015Ω)。它也分N溝道管和P溝道管,符号如圖1所示。通常是将襯底(基闆)與源極S接在一起。根據導電方式的不同,MOSFET又分增強型、耗盡型。

所謂增強型是指:當VGS=0時管子是呈截止狀态,加上正确的VGS後,多數載流子被吸引到栅極,進而“增強”了該區域的載流子,形成導電溝道。

耗盡型則是指,當VGS=0時即形成溝道,加上正确的VGS時,能使多數載流子流出溝道,因而“耗盡”了載流子,使管子轉向截止。

以N溝道為例,它是在P型矽襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區N+和漏擴散區N+,再分别引出源極S和漏極D。源極與襯底在内部連通,二者總保持等電位。

圖1(a)符号中的前頭方向是從外向電,表示從P型材料(襯底)指身N型溝道。當漏接電源正極,源極接電源負極并使VGS=0時,溝道電流(即漏極電流)ID=0。

随着VGS逐漸升高,受栅極正電壓的吸引,在兩個擴散區之間就感應出帶負電的少數載流子,形成從漏極到源極的N型溝道,當VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時,N溝道管開始導通,形成漏極電流ID。

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國産N溝道MOSFET的典型産品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均為單栅管),4DO1(雙栅管)。它們的管腳排列(底視圖)見圖2。

MOS場效應管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高,而栅-源極間電容又非常小,極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電,而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的電壓(U=Q/C),将管子損壞。

是以了廠時各管腳都絞合在一起,或裝在金屬箔内,使G極與S極呈等電位,防止積累靜電荷。管子不用時,全部引線也應短接。在測量時應格外小心,并采取相應的防靜電感措施。

MOS場效應管的檢測方法

(1)準備工作 測量之前,先把人體對地短路後,才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通,使人體與大地保持等電位。再把管腳分開,然後拆掉導線。

(2)判定電極。将萬用表撥于R×100檔,首先确定栅極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大,證明此腳就是栅極G。交換表筆重測量,S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千歐,其中阻值較小的那一次,黑表筆接的為D極,紅表筆接的是S極。日本生産的3SK系列産品,S極與管殼接通,據此很容易确定S極。

(3).檢查放大能力(跨導)

将G極懸空,黑表筆接D極,紅表筆接S極,然後用手指觸摸G極,表針應有較大的偏轉。雙栅MOS場效應管有兩個栅極G1、G2。為區分之,可用手分别觸摸G1、G2極,其中表針向左側偏轉幅度較大的為G2極。 目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護二極管,平時就不需要把各管腳短路了。