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模擬電子電路基礎(chǔ)--場效應(yīng)管解析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2021-01-05 

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模擬電子電路基礎(chǔ)--場效應(yīng)管解析-KIA MOS管


模擬電子電路基礎(chǔ)--場效應(yīng)管

場效應(yīng)管,是電壓控制器件,不吸收信號源電流,不消耗信號源功率,輸入阻抗高,溫度特性好,抗干擾能力強,便于集成。


JFET利用耗盡區(qū)的寬度改變導(dǎo)電溝道的寬窄來控制漏極電流;MOSFET則利用半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng),由感應(yīng)電荷的多少改變導(dǎo)電溝道來控制電流。


結(jié)型場效應(yīng)管的分類:N溝道,P溝道。結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理(N溝道):加上反向電壓UDS,則源極和漏極之間形成電流ID,通過改變UGS,就可以改變兩個PN結(jié)阻擋層的寬度,這樣就改變了溝道電阻,于是改變了漏極電流ID。


場效應(yīng)管,模擬電子電路


(1)柵源間電壓VGS對ID的控制


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綠色部分為耗盡層,當(dāng)漏源間短路,柵源間外加負(fù)向電壓VGS時,結(jié)型場效應(yīng)管中的兩個PN結(jié)均處反偏狀態(tài)。如圖(b)所示。


隨著VGS負(fù)向增大,加在PN結(jié)上的反向偏置電壓增大,則耗盡層加寬。由于N溝道摻雜濃度較低,故耗盡層主要集中在溝道一側(cè)。耗盡層加寬,使得溝道變窄,溝道電阻增大,如圖(b)所示。


當(dāng)VGS負(fù)向增大到某一值后,結(jié)兩側(cè)的耗盡層向內(nèi)擴展到彼此相遇,溝道被完全夾斷,此時漏源間的電阻將趨于無窮大,如圖(c)所示。相應(yīng)于此時的漏源間電壓VGS稱為夾斷電壓,用VGS(off)表示。


(2)漏源電壓VDS對溝道的影響


場效應(yīng)管,模擬電子電路


當(dāng)VGS>VGS(off)且為某一定值,如果在漏源間加上正向電壓VDS,VDS將在溝道中產(chǎn)生自漏極指向源極的電場,該電場使得N溝道中的多數(shù)載流子電子沿著溝道從源極漂移到漏極形成漏極電流ID。


由于導(dǎo)電溝道存在電阻,ID流經(jīng)溝道產(chǎn)生壓降,使得溝道中各點的電位不再相等,結(jié)果使耗盡區(qū)從漏極到源極逐漸變窄,呈楔形分布,如圖(a)所示。


隨著VDS的增大,ID增大,溝道不等寬的現(xiàn)象變得明顯,當(dāng)VDS增大到某一值時,近漏端的兩個耗盡區(qū)相遇,這種情況稱為預(yù)夾斷,如圖(b)所示。


繼續(xù)增大VDS,夾斷點將向源極方向延伸,近漏端出現(xiàn)夾斷區(qū),如圖(c)所示。


由于柵極到夾斷點A之間的反向電壓VGA不變,恒為VGS(off),因此夾斷點到源極之間的電壓也就恒為VGS-VGS(off),而VDS的增加部分將全部加在漏極與夾斷點之間的夾斷區(qū)上,形成較強的電場。


在這種情況下,從漏極向夾斷點行進(jìn)的多子自由電子,一旦到達(dá)夾斷點就會被夾斷區(qū)的電場漂移到漏極,形成漏極電流。


一般情況下,夾斷區(qū)僅占溝道長度的很小部分,因此VDS的增大而引起夾斷點的移動可忽略,夾斷點到源極間的溝道長度可以認(rèn)為近似不變,同時,夾斷點到源極間的電壓又為一定值,所以可近似認(rèn)為ID是不隨VDS而變化的恒值。


結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線


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絕緣柵型場效應(yīng)管(MOSFET)

絕緣柵型場效應(yīng)管的分類:N溝道,P溝道,增強型,耗盡型。增強型MOS場效應(yīng)管的工作原理(N溝道)


場效應(yīng)管,模擬電子電路


增強型MOS場效應(yīng)管的輸出特性曲線(N溝道)


場效應(yīng)管,模擬電子電路


VGS(th) 是DS短接時,MOS管形成導(dǎo)電溝道的開啟電壓。




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