場(chǎng)效應管分結型、絕緣柵型兩大類(lèi)。按導電方式來(lái)劃分,場(chǎng)效應管又可分成耗盡型與增強型。絕緣柵型場(chǎng)效應管(JGFET)因柵極與其它電極完全絕緣而得名。
目前在絕緣柵型場(chǎng)效應管中,應用最為廣泛的是MOS場(chǎng)效應管,簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管(場(chǎng)效應管MOSFET);此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場(chǎng)效應管,以及πMOS場(chǎng)效應管、VMOS功率模塊等。
絕緣柵型場(chǎng)效應管具有比結型場(chǎng)效應管更高的輸入阻抗(可達1012Ω以上),并?#25233;?#36896;工藝?#23481;^簡(jiǎn)單,使用靈活方便,非常有利于高度集成化。
絕緣柵型場(chǎng)效應管分為:
N?#31995;?#22686;強型管
刪源間需要加一定正向電壓才能管子才能開(kāi)啟,有一個(gè)開(kāi)啟電壓Ugs;電流隨柵源間正向電壓增大而增大,轉移特性曲線(xiàn)在第一象限,和三極管類(lèi)似。
N?#31995;?#32791;盡型管
漏源之間存在導電?#31995;溃?#28961;(wú)需加刪壓就能導電,開(kāi)啟電壓Ugs(off)為負值,電流隨正向電壓增大而增大,轉移特性曲線(xiàn)在一、四象限。
P?#31995;?#22686;強型管
刪源間需要加一定反向電壓才能管子才能開(kāi)啟,電流隨反向電壓增大而增大,轉移特性曲線(xiàn)與N?#31995;?#22686;強型相反,在第四象限。
P?#31995;?#32791;盡型管
與N?#31995;?#32791;盡型類(lèi)似,漏源之間存在導電?#31995;溃?#28961;(wú)需加刪壓就能導電,開(kāi)啟電壓Ugs(off)為正值,隨反向電壓增大而增大。轉移特性曲線(xiàn)在二、三象限。
絕緣柵型場(chǎng)效應管結構
圖1是N?#31995;?#22686;強型MOS管的結構示意圖和符號。它是在一塊P型硅襯底上,擴散兩個(gè)高濃度摻雜的N+區,在兩個(gè)N+區之間的硅表面上制作一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層,然后在SiO2和兩個(gè)N型區表面上分別引出三個(gè)電極,稱(chēng)為源極s、柵極g和漏極d。在其圖形符號中,箭頭表示漏極電流的實(shí)際方向。


絕緣柵型場(chǎng)效應管原理
絕緣柵場(chǎng)效應管的導電機理是,利用UGS 控制"感應電荷"的多少來(lái)改變導電?#31995;?#30340;寬窄,從而控制漏極電流ID。若UGS=0時(shí),源、漏之間不存在導電?#31995;?#30340;為增強型MOS管,UGS=0 時(shí),漏、源之間存在導電?#31995;?#30340;為耗盡型MOS管。


圖2中襯底為P型半導體,在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金屬鋁,如果在金屬鋁層和半導體之間加電壓UGS,則金屬鋁與半導體之間產(chǎn)生一個(gè)垂直于半導體表面的電場(chǎng),在這一電場(chǎng)作用下,P型硅表面的多數載流子-空穴受到排斥,使硅片表面產(chǎn)生一層缺乏載流子的薄層。同時(shí)在電場(chǎng)作用下,P型半導體中的少數載流子-電子被吸引到半導體的表面,并被空穴所俘獲而形成負離子,組成不可移動(dòng)的空間電荷層(稱(chēng)耗盡層又叫受主離子層)。
UGS愈大,電場(chǎng)排斥硅表面?#21448;?#30340;空穴愈多,則耗盡層愈寬,且UGS愈大,電場(chǎng)愈強;當UGS 增大到某一柵源電壓值VT(叫臨界電壓或開(kāi)啟電壓)時(shí),則電場(chǎng)在排斥半導體表面層的多數載流子-空穴形成耗盡?#21448;?#21518;,就會(huì )吸引少數載流子-電子,繼而在表面層內形成電子的積累,從而使原來(lái)為空穴占多數的P型半導體表面形成了N型薄層。
由于與P型襯底的導電類(lèi)型相反,故稱(chēng)為反型層。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一N型電子層,把原來(lái)被PN結高阻層隔開(kāi)的源區和漏區連接起來(lái),形成導電?#31995;馈?/div>
用圖2所示電路來(lái)分析柵源電壓UGS控制導電?#31995;?#23532;窄,改變漏極電流ID 的關(guān)系:當UGS=0時(shí),因沒(méi)有電場(chǎng)作用,不能形成導電?#31995;溃?#36889;時(shí)雖然漏源間外接有ED電源,但由于漏源間被P型襯底所隔開(kāi),漏源之間存在兩個(gè)PN結,因此只能流過(guò)很小的反向電流,ID ≈0;當UGS>0并逐漸增加到VT 時(shí),反型層開(kāi)始形成,漏源之間被N?#31995;?#36899;成一體。
這時(shí)在正的漏源電壓UDS作用下;N?#31995;?#20839;的多子(電子)產(chǎn)生漂移運動(dòng),從源極流向漏極,形成漏極電流ID。顯然,UGS愈高,電場(chǎng)愈強,表面感應出的電子愈多,N型?#31995;?#24840;寬?#31995;?#38651;阻愈小,ID愈大。
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