什么是場效應(yīng)管(FET)-場效應(yīng)管(FET)分類、原理、用途等知識詳解-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2020-08-04
場效應(yīng)管和雙極晶體管不同,僅以電子或空穴中的一種載子動作的晶體管。按照結(jié)構(gòu)、原理可以分為:1、接合型場效應(yīng)管 2、MOS型場效應(yīng)管
1、原理
N通道接合型場效應(yīng)管如圖所示,以P型半導(dǎo)體的柵極從兩側(cè)夾住N型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。將PN接合面上外加反向電壓時所產(chǎn)生的空乏區(qū)域用于電流控制。
N型結(jié)晶區(qū)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(cè)面擴(kuò)散的P型區(qū)域以及加在該區(qū)域上的負(fù)電壓所決定。
加強(qiáng)負(fù)的柵極電壓時,PN接合部分的空乏區(qū)域擴(kuò)展到通道中,而縮小通道寬度。因此,以柵極電極的電壓可以控制源極-漏極之間的電流。
2、用途
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。
結(jié)型FET的圖形記號
結(jié)型FET的動作原理(N通道)
1、原理
即使是夾住氧化膜(O)的金屬(M)與半導(dǎo)體(S)的結(jié)構(gòu)(MOS結(jié)構(gòu)),如果在(M)與半導(dǎo)體(S)之間外加電壓的話,也可以產(chǎn)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(zhuǎn)層。將其作為開關(guān)利用的即為MOSFET。
在動作原理圖上,如果柵極電壓為零,則PN接合面將斷開電流,使得電流在源極、漏極之間不流通。如果在柵極舊外加正電壓的話,則P型半導(dǎo)體的空穴將從柵極下的氧化膜-P型半導(dǎo)體的表面被驅(qū)逐,而形成空乏層。而且,如果再提高柵極電壓的話,電子將被吸引表表面,而形成較薄的N型反轉(zhuǎn)層,由此源杖(N型)和漏極(N型)之間連接,使得電流流通。
2、用途
因其結(jié)構(gòu)簡單、速度快,且柵極驅(qū)動簡單、具有耐破壞力強(qiáng)等特征,而且使用微細(xì)加工技術(shù)的話,即可直接提高性能,因此被廣泛使用于由LSI的基礎(chǔ)器件等高頻器件到功率器件(電力控制器件)等的領(lǐng)域中。
MOS FET的圖形記號
MOS FET的動作原理(N通道)
1、MOS場效應(yīng)管
即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管,屬于絕緣柵型。其主要特點(diǎn)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(最高可達(dá)1015Ω)。它也分N溝道管和P溝道管,符號如圖1所示。通常是將襯底(基板)與源極S接在一起。根據(jù)導(dǎo)電方式的不同,MOSFET又分增強(qiáng)型、耗盡型。
所謂增強(qiáng)型是指:當(dāng)VGS=0時管子是呈截止?fàn)顟B(tài),加上正確的VGS后,多數(shù)載流子被吸引到柵極,從而“增強(qiáng)”了該區(qū)域的載流子,形成導(dǎo)電溝道。
耗盡型則是指,當(dāng)VGS=0時即形成溝道,加上正確的VGS時,能使多數(shù)載流子流出溝道,因而“耗盡”了載流子,使管子轉(zhuǎn)向截止。
以N溝道為例,它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+,再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通,二者總保持等電位。
圖1(a)符號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(dāng)漏接電源正極,源極接電源負(fù)極并使VGS=0時,溝道電流(即漏極電流)ID=0。
隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,在兩個擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子,形成從漏極到源極的N型溝道,當(dāng)VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時,N溝道管開始導(dǎo)通,形成漏極電流ID。
國產(chǎn)N溝道MOSFET的典型產(chǎn)品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均為單柵管),4DO1(雙柵管)。它們的管腳排列(底視圖)見圖2。
MOS場效應(yīng)管比較“嬌氣”。這是由于它的輸入電阻很高,而柵-源極間電容又非常小,極易受外界電磁場或靜電的感應(yīng)而帶電,而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)高的電壓(U=Q/C),將管子損壞。
因此了廠時各管腳都絞合在一起,或裝在金屬箔內(nèi),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(yīng)短接。在測量時應(yīng)格外小心,并采取相應(yīng)的防靜電感措施。
(1)準(zhǔn)備工作 測量之前,先把人體對地短路后,才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導(dǎo)線與大地連通,使人體與大地保持等電位。再把管腳分開,然后拆掉導(dǎo)線。
(2)判定電極。將萬用表撥于R×100檔,首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大,證明此腳就是柵極G。交換表筆重測量,S-D之間的電阻值應(yīng)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。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品,S極與管殼接通,據(jù)此很容易確定S極。
(3).檢查放大能力(跨導(dǎo))
將G極懸空,黑表筆接D極,紅表筆接S極,然后用手指觸摸G極,表針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場效應(yīng)管有兩個柵極G1、G2。為區(qū)分之,可用手分別觸摸G1、G2極,其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極。 目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護(hù)二極管,平時就不需要把各管腳短路了。
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