无论是在设计可编程电源,还是维修电焊机,伺服等等,我们总能看见场效应管的身影,熟练掌握它们的特性,并善加利用,是我们每个电气攻城狮都必须的功课。
增强型:vgs=0时,漏源之间没有导电沟道,在vds作用下无id。
耗尽型:vgs=0时,漏源之间有导电沟道,在vds作用下id。
1、结构和符号(以n沟道增强型为例)
在一块浓度较低的p型硅上扩散两个浓度较高的n型区作为漏极和源极,半导体表面覆盖二氧化硅绝缘层并引出一个电极作为栅极。
其他mos管符号
2、工作原理(以n沟道增强型为例)
(1) vgs=0时,不管vds极性如何,其中总有一个pn结反偏,所以不存在导电沟道。
vgs =0, id =0
vgs必须大于0
管子才能工作。
(2) vgs>0时,在sio2介质中产生一个垂直于半导体表面的电场,排斥p区多子空穴而吸引少子电子。当vgs达到一定值时p区表面将形成反型层把两侧的n区沟通,形成导电沟道。
vgs >0→g吸引电子→反型层→导电沟道
vgs↑→反型层变厚→ vds ↑→id↑
(3) vgs≥vt时而vds较小时:
vds↑→id ↑
vt:开启电压,在vds作
用下开始导电时的vgs°
vt = vgs —vds
(4) vgs>0且vds增大到一定值后,靠近漏极的沟道被夹断,形成夹断区。
vds↑→id 不变
3、特性曲线(以n沟道增强型为例)
场效应管的转移特性曲线动画
4、其它类型mos管
(1)n沟道耗尽型:制造时在栅极绝缘层中掺有大量的正离子,所以即使在vgs=0时,由于正离子的作用,两个n区之间存在导电沟道(类似结型场效应管)。
(2)p沟道增强型:vgs = 0时,id = 0开启电压小于零,所以只有当vgs < 0时管子才能工作。
(3)p沟道耗尽型:制造时在栅极绝缘层中掺有大量的负离子,所以即使在vgs=0 时,由于负离子的作用,两个p区之间存在导电沟道(类似结型场效应管)。
5、场效应管的主要参数
(1) 开启电压vt :在vds为一固定数值时,能产生id所需要的最小 |vgs | 值。(增强)
(2) 夹断电压vp :在vds为一固定数值时,使 id对应一微小电流时的 |vgs | 值。(耗尽)
(3) 饱和漏极电流idss :在vgs = 0时,管子发生预夹断时的漏极电流。(耗尽)
(4) 极间电容 :漏源电容cds约为 0.1~1pf,栅源电容cgs和栅漏极电容cgd约为1~3pf。
(5) 低频跨导 gm :表示vgs对id的控制作用。
在转移特性曲线上,gm 是曲线在某点上的斜率,也可由id的表达式求导得出,单位为 s 或 ms。
(6) 最大漏极电流 idm
(7) 最大漏极耗散功率 pdm
(8) 漏源击穿电压 v(br)ds 栅源击穿电压 v(br)gs