场效应管工作原理_1

场效应管工作原理_1 场场场场场场场场效管工作原理，1 , 场场场场场场效晶体管，Field Effect Transistor场写(FET)场场场场场场场场场场场场场场场,称效管。一般的晶体管是由两极性的流子场场场场场场场,场即多数 流子和反极性的少数流子参与场场场场场场场,场场场场场场场因此称双极型晶体管,而FET场场场场场场场场是由多数流子参与,它与双极型相反,也称极型晶体管。它属于控制型半体器件,具有入阻高，场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场108,109Ω场场,、噪声小、功耗低、范大、场场场 易于集成、没有二次穿象、安全工作区域等点,已成双极型晶体管和功场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场率晶体管的大争者。强场场场场 一、效管的分场场场场场场场 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效管分型、型两大。型效管，JFET,因有两个PN场场场场场场场而得名,型效场管，JGFET场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,因极与其它极完全而得名。目前在型效管中,用最广泛的是 MOS场场场场场场效管,称MOS管，即金属-氧化物-场场场场场场半体效管MOSFET场场,,此外有PMOS、NMOS和VMOS功率效管,以及最近世的场场场场场场场场场场场场场πMOS场场场场效管、VMOS场场场 功率模等。 按沟道半体材料的不同,型和型各分沟道和场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场P场场场场场场场场场场场场场场场沟道两。若按方式来划分,效管又可分成耗尽型与增型。型效管均耗尽型,型效管既有耗尽型的,也有增强强场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场型 的。 场场场场场场场场场场场场场场场场效晶体管可分效晶体管和MOS场场场场场场场效晶体管。而MOS场场场场场场场场效晶体管又分N沟耗尽型和增型,强P场场场场场场 沟耗尽型和增型四大。下。强 二、效三极管的型号命名场场场场场场场场场场场场场 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场行有两命名方法。第一命名方法与双极型三极管相同,第三位字母J场场场场场场场代型效管,O场场场场代表效管。第二位字母代表场 材料,D是P场场型硅,反型是N沟道,C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D场场是型N沟道场 效三极管,场场场场场3DO6C 场场场场是型N场场场场场场场 沟道效三极管。 第二命名方法是场场场场场场CS××#,CS场场场场场代表效管,××以数字代表型号的序号,#场用字母代表同一型号中的不同格。 例如CS14A、CS45G 等。 三、效管的参数场场场场场场场 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效管的参数很多,包括直流参数、交流参数和极限参数,但一般使 用注以下主要参数:场场场场场场场场场场 1、I DSS — 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场和漏源流。是指型或耗尽型效管中,极U GS=0场场场场 的漏源流。2、UP — 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 断。是指型或耗尽型效管中,使漏源截止的极。 3、UT — 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 启。是指增型效管中,使漏源通的极。强 4、gM — 场场场场场场场场场跨。是表示源U GS — 场场场漏极流I D场场的控制能力,即漏极流I D场场场场场化量与源UGS场场场化量的比。gM 场场场场场场场场场场场场场场 是衡量效管放大能力的重要参数。 5、BUDS — 场场场场场场场场场场场漏源穿。是指源UGS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场一定,效管正常工作所能承受的最大漏源。是一极限参数,加在效管上的工作必小于场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场BUDS 。 6、PDSM — 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场最大耗散功率。也是一极限参数,是指效管性能不坏所允的最大漏源耗散功率。使用,效管功耗小于场场场场场场场场场场场场场PDSM 并留有一定余量。 7、IDSM — 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场最大漏源流。是一极限参数,是指效管正常工作,漏源所允通的最大流。场场场场场场场场场场场场效管的工作流不超IDSM 几常用的效三极管的主要参数场场场场场场场场场场场场场场场 四、效管的作用场场场场场场场 1场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场、效管可用于放大。由于效管放大器的入阻抗很高,因此耦合容可以容量小,不必使用解容器。场场场场场场 2场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场、效管很高的入阻抗非常适合作阻抗。常用于多放大器的入作 阻抗。场场场 3场场场场场场场场场场场场场 、效管可以用作可阻。 4场场场场场场场场场场场场场场场 、效管可以方便地用作恒流源。 5场场场场场场场场场场场场场 、效管可以用作子。 五、效管的场场场场场场场 1场场场场场场场场场场场场 、型效管的管脚: 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效管的极相当于晶体管的基极,源极和漏极分于晶体管的射极和集极。将万用表置于R×1k场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场档,用两表笔分量两个管脚的正、反向阻。当某两个管脚的正、反向阻相等,每均数场场KΩ场场场场场场场场场场,两个管脚漏极D和源极S场场场场场场场场场场场场场场，可互,,余下的一个管脚即极G场场场。于有4个管脚 的型效管,另外一极是屏蔽极，使用中接地,。场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 2场场 、判定极 用万用表黑表笔碰触管子的一个极,表笔分碰触另外两个极。若两次出的阻都很小,场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场明均是正向阻,管属于N场场场场场场场场场场场场场场场 沟道效管,黑表笔接的也是极。 制造工决定了效管的源极和漏极是称的,可以互使用,并不影响路的正常工作,所以场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场不必加以区分。源极与漏极的阻几千欧。场场场场场场场场场场 注意不能用此法判定型效管的极。因管子的入阻极高,源的极容场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场又很小,量只要有少量的荷,就可在极容上形成很高的,容易将场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场管子坏。场场场 3场场场场场场场场场场 、估效管的放大能力 将万用表到场场R×100场场场场场场档,表笔接源极S,黑表笔接漏极D场场场场场场场,相当于效管加上1.5V场场场的源场场场场场场场场场场。表指示出的是D-S场场场场场场场场场场场场场极阻。然后用手指捏极G场场场场场场场场场场场场,将人体的感作入信号加到极上。由于管子的放大作用,UDS和ID场场场场场场场场场都将生化,也相当于D-S场场场场场场场场场场场场场场场极阻生化,可察到表有场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场大幅度的。如果手捏极表很小,明管子的放大能力弱,若表不,明管子已 场场 坏。 由于人体感的场场50Hz场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场交流高,而不同的效管用阻档量的工作点可能不同,因此用手捏极表可能向右,也可能向左。少数的管子场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场RDS场场场场场场场场场场减小,使表向右,多数管子的RDS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场增大,表向左。无表的方向如何,只要能有明地,就明管子具有放大能力。 本方法也适用于场MOS场场场场管。了保MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效管,必用手握住螺旋具柄,用金属杆去碰极,以防止人体感荷直接加到极上,将管子坏。场场场场场场场场场场场场场场场场场 MOS场场场场场管次量完,每G-S场场场场场场场场场场容上会充有少量荷,建立起UGS场场场场场场场场场,再接着表可能不,此将场场G-S场场场场场场场场 极短路一下即可。 目前常用的型效管和场场场场场场场MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场 型效管的管脚序如下所示。 六、常用效用管场场场场 1、MOS场场场 效管 即金属-氧化物-场场场场场场场场场场场场场半体型效管,英文写MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,,属于型。其主要特点是在金属极与沟道之有一二氧化硅场场场场场场场场场场场,因此具有很高的入阻，最高可达1015Ω,。它也分N沟道管和P场沟道管,符号如1所示。通常是将场场场场场场场场场底，基板,与源极S场场场场场场场场接在一起。根据方式的不同,MOSFET场场又分增型、耗尽型。所增强强型是指:当VGS=0场场场场场场场场管子是呈截止状,加上正确的VGS场场场场场场“场后,多数流子增被吸引到极,从而强” 了区域的流子,形成沟道。耗尽型是指,当场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场VGS=0场即形成沟道,加上正确的VGS场,能使多数流子流出沟道,因而场“”场场场场场场场场场场场场 耗尽了流子,使管子向截止。 以N场场场场场场沟道例,它是在P场场场场场场场场场场场场场场场场场型硅底上制成两个高度的源散区N+场场场和漏散区N+场场场场,再分引出源极S和漏极D场场场场场场场场场场场场场场场场场场。源极与底在内部通,二者保持等位。1，a场场场场场场场场场,符号中的前方向是从外向, 表示从P场场场场场型材料，底,指身N场场场场场场场场场场场场场场型沟道。当漏接源正极,源极接源极并使VGS=0场场场场场,沟道流，即漏极流,场场场ID=0。随着VGS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场逐升高,受极正的吸引,在两个散区之就感出的少数场流子,形成从漏极到源极的N型沟道,当VGS场场场场大于管子的启VTN场场，一般+2V场场,,N场沟道管始场场场场场场场场场通,形成漏极流ID 。 国场N沟道MOSFET场场场的典型品有3DO1、3DO2、3DO4场场场场场场，以上均管,,4DO1场场场场场场，双管,。它的管脚排列，底场场场场场,2 。 MOS场场场“场”场场场场场场场场场场场场场场场效管比气。是由于它的入阻很高,而-场场场场场场场场场场场场场源极容又非常小,极易受外界场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场磁或静的感而,而少量荷就可在极容上形成相当高的，U=Q/C场场场,,将管子坏。因此了厂场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场各管脚都合在一起,或装在金属箔内,使G极与S场场场场场场场场场场场场场场场极呈等位,防止累静荷。管子不用场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 ,全部引也短接。在量格外小心,并采取相的防静感。 MOS场场场场场场场场 效管的方法 ，1场场场 ,,准工作 场场场场场场场场场场场量之前,先把人体地短路后,才能摸触MOSFET场场场场场场场场的管脚。最好在手腕上接一条与大地通,使人体与大地保持等位。场场场场场场场场场场场场场场场场场 再把管脚分,然后拆掉。 ，2场场 ,,判定极 将万用表于场场R×100场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场档,首先确定极。若某脚与其它脚的阻都是无大,明此脚就是极G。交表笔重量,场场场场场场场S-D场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场之的阻几百欧至几千欧,其中阻小的那一次,黑表笔接的D极,场表笔接的是S场场极。日本生的3SK场场场系列品,S极与管壳接通,据此很容易确定S 极。，3场场场场场场场场场场 ,,放大能力，跨, 将G场场场场场场场极空,黑表笔接D场场场场极,表笔接S极,然后用手指触摸G场场场场场场场场场场场极,表有大的偏。双MOS场效管有两个极场场场场场场场G1、G2场场场场场场场场场场场场。区分之,可用手分触摸G1、G2场场场场场场场场场场场场极,其中表向左偏幅度大的G2 极。 目前有的MOSFET管在G-S场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场极增加了保二极管,平就不需要把各管脚短路了。 MOS场场场场场场场场场场场场 效晶体管使用注意事。 MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效晶体管在使用注意分,不能随意互。MOS场场场场场场场场场场场场场场场效晶体管由于入阻抗高，包括MOS集成路,极易场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 被静穿,使用注意以下: ，1,. MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场器件出厂通常装在黑色的泡沫塑料袋中,切勿自行随便拿个塑料袋装。也可用场场场场场场场场场场场场场 把各个引脚接在一起,或用包装 ，2,.取出的MOS场场场场场场场场场场场场场场场 器件不能在塑料板上滑,用金属来盛放待用器件。 ，3,. 场场场场场场场场场场场 接用的烙必良好接地。 ，4,. 场场场场场场场场场场场场场场场场场场场在接前把路板的源与地短接,再MOS场场场场场场场场场 器件接完成后在分。 ，5,. MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 器件各引脚的接序是漏极、源极、极。拆机序相反。 ，6,.场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场路板在装机之前,要用接地的子去碰一下机器的各接端子,再把路板接上去。 ，7,. MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效晶体管的极在允条件下,最好接入保二极管。在修路注意原有的保场场场场场场场场场 二极管是否坏。 2、VMOS场场场 效管 VMOS场场场场效管，VMOSFET场场,称VMOS场场场场场场场场场管或功率效管,其全称V型槽MOS场场场场场场场效管。它是MOSFET之后新展起场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场来的高效、功率器件。它不承了MOS场场场场场场场场场?效管入阻抗高，108W场场场场,、流小，左右0.1μA场场场场场场场场场场场场左右,,具有耐高，最高可耐1200V场场场场,、工作流大，1.5A,100A场场场场,、出功率高，1,250W场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,、跨的性好、速度快等良特性。正是由于它将子管与功率晶体管之点集于一身,因此在放大器，放大场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场倍数可达数千倍,、功率放大器、源和逆器中正得广泛用。场场场 众所周知,的场场场MOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场效管的极、源极和漏极大大致于同一水平面的芯片上,其工作流基本上是沿水平方向流。场场VMOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场管不同,从左下上可以看出其两大构特点:场场场场第一,金属极采用V型槽构场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,第二,具有垂直性。由于漏极是从芯片的背面引出,所以ID场场场场不是沿芯片水平流,而是自重场场N+区，源极S场场场场,出,P场场场沟道流入N-漂移区,最后垂直向下到达漏极D场场场场场。流方向如场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场中箭所示,因流通截面增大,所以能通大流。由于在极与芯片之有二氧化硅,因此它仍属于型场场场场MOS场场场场 效管。 国内生场VMOS场场场场场场场场场效管的主要厂家有877场场场场场场场场场场场场场场场场场场场厂、天津半体器件四厂、杭州子管厂等,典型品有VN401、VN672、VMPT2等。表1场列出六VMOS管的主要参数。其中,IRFPC50场场场场的外型如右上所示。 VMOS场场场场场场场场 效管的方法 ，1场场,,判定极G 将万用表场场至R×1k场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场档分量三个管脚之的阻。若某脚与其字两脚的阻均呈无大,并且交表笔后场场场场场场场场场场场场场场场场仍无大,明此脚G场场场场场场场场场场场场场场 极,因它和另外两个管脚是的。 ，2,,判定源极S、漏极D 由场1场场场场可,在源-场场场场漏之有一个PN场,因此根据PN场场场场场场场场场场场正、反向阻存在差异,可S极与D极。用交表笔法两次阻,其中阻低，一般几千欧场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场至十几千欧,的一次正向阻,此黑表笔的是S场场场场极,表笔接D 极。 ，3场场场,,量漏-场场场源通阻RDS，on , 将G-S场场场场场场极短路,万用表的R×1档,黑表笔接S场场场场极,表笔接D场场场场场场场场场场 极,阻几欧至十几欧。由于场场场场场场场场场场条件不同,出的RDS，on场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,比手册中出的典型要高一些。例如用500型万用表R×1档场场一只IRFPC50型VMOS管,RDS，on,=3.2W,大于0.58W场场场 ，典型,。 ，4场场场场 ,,跨 将万用表置于R×1k，或R×100场场场场,档,表笔接S极,黑表笔接D场场场场场场场场场场极,手持螺刀去碰触极,表场场场场场场场场场场场场场场场场场场 有明偏,偏愈大,管子的跨愈高。 注意事场场 : ，1,VMOS管亦分N沟道管与P场场场场场场场场沟道管,但大多数品属于N场场沟道管。于P场场场场场场场场沟道管,量交表笔的位置。 ，2,有少数VMOS管在G-S场场场场场场场场场场场场场场场场之并有保二极管,本方法中的1、2场 不再适用。，3场场场场场场,目前市上有一VMOS场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场管功率模,供交流机速器、逆器使用。例如美国IR场公司生的IRFT001场场场场场型模,内部有N沟道、P场场场场场 沟道管各三只,构成三相式构。 ，4场场场场,在市售VNF系列，N场场场场场场沟道,品,是美国Supertex场场场场场场场场场场场场场场场场场公司生的超高功率效管,其最高工作场率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W场场场,共源小信号低跨gm=2000μS场场场场场场场场。适用于高速路和广播、通信中。场场场场 ，5,使用VMOS场场场场场场场场场场场场场管必加合适的散器后。以VNF306场场场场场场例,管子加装140×140×4，mm场场,的散器后,最大功率才能达到30W 七、效管与晶体管的比场场场场场场场场场场场 ，1场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,效管是控制元件,而晶体管是流控制元件。在只允从信号源取少流的情况下,场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场用效管,而在信号低,又允从信号源取多流的条件下,用 晶体管。 ，2场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,效管是利用多数流子,所以称之极型器件,而晶体管是即有多数流子,也利用少数流子。场场场场场场场场场场场场场场场场 被称之双极型器件。 ，3场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,有些效管的源极和漏极可以互使用,也可正可,灵活性比晶 体管好。 ，4场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场,效管能在很小流和很低的条件下工作,而且它的制造工可以很方便地把很多效管集成在一硅场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场场 片上,因此效管在大模集成路中得到了广泛的用。