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散區N+和漏擴散區N+,再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內部連通,二者總保持等電位。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。隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,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。場效應晶體管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分別發明,但是實用的器件一直到1952年才被制造出來(結型場效應管,Junction-FET,JFET)。1960年Dawan Kahng發明了金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET),從而大部分代替了JFET,對電子行業的發展有著深遠的意義。場效應管在高頻電路中表現出色,能夠保持較低的失真和較高的效率。蘇州場效應管批發
馬達控制應用馬達控制應用是功率MOSFET大有用武之地的另一個應用領域。典型的半橋式控制電路采用2個MOSFET (全橋式則采用4個),但這兩個MOSFET的關斷時間(死區時間)相等。對于這類應用,反向恢復時間(trr) 非常重要。在控制電感式負載(比如馬達繞組)時,控制電路把橋式電路中的MOSFET切換到關斷狀態,此時橋式電路中的另一個開關經過MOSFET中的體二極管臨時反向傳導電流。于是,電流重新循環,繼續為馬達供電。當頭一個MOSFET再次導通時,另一個MOSFET二極管中存儲的電荷必須被移除,通過頭一個MOSFET放電,而這是一種能量的損耗,故trr 越短,這種損耗越小。珠海MOS場效應管參數在使用場效應管時,應避免過流和過壓情況,以免損壞器件或影響電路性能。
場效應管的分類: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。它們由多數載流子參與導電,也稱為單極型晶體管,屬于電壓控制型半導體器件。我們常說的MOS管就是絕緣柵型場效應管中的一種,它也是應用較普遍的一種,所以這一節接下的內容我們主要通過介紹MOS管來了解場效應晶體管。MOSFET有分為增強型和耗盡型兩大類,增強型和耗盡型每一類又有NMOS和PMOS,和三極管中的PNP和NPN類似。
絕緣柵場效應管:1、絕緣柵場效應管(MOS管)的分類:絕緣柵場效應管也有兩種結構形式,它們是N溝道型和P溝道型。無論是什么溝道,它們又分為增強型和耗盡型兩種。2、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。3、絕緣柵型場效應管的工作原理(以N溝道增強型MOS場效應管為例)它是利用UGS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。場效應管雖然體積小,但在現代電子技術中的作用不可忽視。
在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接負極)時,二極管導通,其PN結有電流通過。這是因為在P型半導體端為正電壓時,N型半導體內的負電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導體端,而P型半導體端內的正電子則朝N型半導體端運動,從而形成導通電流。同理,當二極管加上反向電壓(P端接負極,N端接正極)時,這時在P型半導體端為負電壓,正電子被聚集在P型半導體端,負電子則聚集在N型半導體端,電子不移動,其PN結沒有電流通過,二極管截止。在柵極沒有電壓時,由前面分析可知,在源極與漏極之間不會有電流流過,此時場效應管處與截止狀態(圖7a)。當有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應管柵極上時,由于電場的作用,此時N型半導體的源極和漏極的負電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋,使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導體中,從而形成電流,使源極和漏極之間導通。可以想像為兩個N型半導體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當于為它們之間搭了一座橋梁,該橋的大小由柵壓的大小決定。JFET常用于低頻放大電路、高輸入阻抗的場合。佛山金屬場效應管加工
場效應管還可以用于設計溫度傳感器、微波探測器和光電探測器等電子器件。蘇州場效應管批發
場效應管工作原理用一句話說,就是“漏極-源極間流經溝道的ID, 用柵極與溝道間的pn結形成的反偏的柵極電壓進行控制”。更正確地說,ID流經通路的寬度,即溝道截面積,它是由pn結反偏的變化,產生耗盡層擴展變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區域,表示的過渡層的擴展因為不很大,根據漏極-源極間所加VDS的電場,源極區域的某些電子被漏極拉去,即從漏極向源極有電流ID流動。從門極向漏極擴展的過度層將溝道的一部分構成堵塞型,ID飽和。將這種狀態稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋,并不是電流被切斷。蘇州場效應管批發