【場(chang)(chang)效應(ying)管工(gong)作原(yuan)理(li)】場(chang)(chang)效應(ying)管的工(gong)作原(yuan)理(li)是什么(me) 場(chang)(chang)效應(ying)管的特點

場效應管的工作原理是什么

場效應管工作(zuo)原理用一(yi)(yi)句話說(shuo)，就(jiu)是“漏(lou)極(ji)(ji)(ji)-源極(ji)(ji)(ji)間(jian)流(liu)經溝(gou)道的(de)(de)(de)(de)(de)ID，用以柵極(ji)(ji)(ji)與溝(gou)道間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)pn結形成的(de)(de)(de)(de)(de)反偏的(de)(de)(de)(de)(de)柵極(ji)(ji)(ji)電(dian)壓控制ID”。更(geng)正確地說(shuo)，ID流(liu)經通路的(de)(de)(de)(de)(de)寬度(du)，即溝(gou)道截面積，它是由pn結反偏的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，產生耗盡層(ceng)(ceng)(ceng)擴展(zhan)變(bian)化控制的(de)(de)(de)(de)(de)緣故。在VGS=0的(de)(de)(de)(de)(de)非飽和(he)區域，表示的(de)(de)(de)(de)(de)過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)擴展(zhan)因為不(bu)很(hen)大，根據漏(lou)極(ji)(ji)(ji)-源極(ji)(ji)(ji)間(jian)所(suo)加VDS的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)場(chang)，源極(ji)(ji)(ji)區域的(de)(de)(de)(de)(de)某些電(dian)子(zi)被漏(lou)極(ji)(ji)(ji)拉(la)去，即從漏(lou)極(ji)(ji)(ji)向源極(ji)(ji)(ji)有(you)電(dian)流(liu)ID流(liu)動。從門極(ji)(ji)(ji)向漏(lou)極(ji)(ji)(ji)擴展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)過度(du)層(ceng)(ceng)(ceng)將(jiang)溝(gou)道的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)部(bu)分構成堵塞(sai)型，ID飽和(he)。將(jiang)這種狀(zhuang)態稱為夾斷。這意味著過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)將(jiang)溝(gou)道的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)部(bu)分阻(zu)擋，并不(bu)是電(dian)流(liu)被切斷。

該圖片由注冊用戶"橘子de殿堂"提供，版權聲明反饋

在(zai)過渡(du)層(ceng)由于沒有電(dian)(dian)子(zi)、空穴的自由移(yi)動，在(zai)理想狀態下幾乎(hu)具(ju)有絕緣特性，通常(chang)電(dian)(dian)流(liu)也難流(liu)動。但是此(ci)時漏極(ji)-源(yuan)極(ji)間的電(dian)(dian)場(chang)(chang)，實(shi)際上(shang)是兩個(ge)過渡(du)層(ceng)接觸漏極(ji)與門極(ji)下部附近(jin)，由于漂移(yi)電(dian)(dian)場(chang)(chang)拉去的高速電(dian)(dian)子(zi)通過過渡(du)層(ceng)。因(yin)漂移(yi)電(dian)(dian)場(chang)(chang)的強度幾乎(hu)不(bu)變產生ID的飽和現象。其(qi)次，VGS向(xiang)負的方向(xiang)變化，讓VGS=VGS(off)，此(ci)時過渡(du)層(ceng)大致成為覆蓋全區域的狀態。而(er)且VDS的電(dian)(dian)場(chang)(chang)大部分加到過渡(du)層(ceng)上(shang)，將電(dian)(dian)子(zi)拉向(xiang)漂移(yi)方向(xiang)的電(dian)(dian)場(chang)(chang)，只有靠近(jin)源(yuan)極(ji)的很短部分，這(zhe)更(geng)使電(dian)(dian)流(liu)不(bu)能(neng)流(liu)通。

MOS場效應管電源開關電路

MOS場效應管也被稱(cheng)為(wei)金屬氧化物半導體場(chang)(chang)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)管(guan)(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET)。它一般有(you)耗盡型(xing)和增(zeng)強(qiang)型(xing)兩種。增(zeng)強(qiang)型(xing)MOS場(chang)(chang)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)管(guan)可分為(wei)NPN型(xing)PNP型(xing)。NPN型(xing)通常(chang)稱(cheng)為(wei)N溝道型(xing)，PNP型(xing)也叫P溝道型(xing)。對(dui)于(yu)(yu)N溝道的(de)場(chang)(chang)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)管(guan)其源極和漏極接(jie)在(zai)N型(xing)半導體上(shang)，同樣對(dui)于(yu)(yu)P溝道的(de)場(chang)(chang)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)管(guan)其源極和漏極則接(jie)在(zai)P型(xing)半導體上(shang)。場(chang)(chang)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)管(guan)的(de)輸(shu)出電流(liu)(liu)是由輸(shu)入(ru)的(de)電壓（或稱(cheng)電場(chang)(chang)）控制，可以(yi)認(ren)為(wei)輸(shu)入(ru)電流(liu)(liu)極小或沒有(you)輸(shu)入(ru)電流(liu)(liu)，這使得該器件有(you)很(hen)高的(de)輸(shu)入(ru)阻抗，同時(shi)這也是我們稱(cheng)之為(wei)場(chang)(chang)效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)管(guan)的(de)原因。

在(zai)二極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管加上(shang)正(zheng)向(xiang)(xiang)電(dian)壓(ya)（P端(duan)(duan)(duan)接(jie)(jie)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，N端(duan)(duan)(duan)接(jie)(jie)負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)）時(shi)(shi)，二極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管導(dao)(dao)(dao)通，其PN結(jie)有電(dian)流(liu)通過(guo)。這(zhe)是因為(wei)在(zai)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)為(wei)正(zheng)電(dian)壓(ya)時(shi)(shi)，N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)內(nei)的(de)(de)負(fu)電(dian)子(zi)被吸引(yin)而(er)(er)(er)涌向(xiang)(xiang)加有正(zheng)電(dian)壓(ya)的(de)(de)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)，而(er)(er)(er)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)內(nei)的(de)(de)正(zheng)電(dian)子(zi)則(ze)朝N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)運動，從而(er)(er)(er)形成導(dao)(dao)(dao)通電(dian)流(liu)。同理，當(dang)二極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管加上(shang)反向(xiang)(xiang)電(dian)壓(ya)（P端(duan)(duan)(duan)接(jie)(jie)負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，N端(duan)(duan)(duan)接(jie)(jie)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)）時(shi)(shi)，這(zhe)時(shi)(shi)在(zai)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)為(wei)負(fu)電(dian)壓(ya)，正(zheng)電(dian)子(zi)被聚集(ji)在(zai)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)，負(fu)電(dian)子(zi)則(ze)聚集(ji)在(zai)N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)端(duan)(duan)(duan)，電(dian)子(zi)不(bu)移動，其PN結(jie)沒有電(dian)流(liu)通過(guo)，二極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)管截止。在(zai)柵(zha)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)沒有電(dian)壓(ya)時(shi)(shi)，由(you)(you)前面分析可(ke)知，在(zai)源極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)漏極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)之間(jian)不(bu)會有電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)，此時(shi)(shi)場效(xiao)應(ying)管處與(yu)截止狀態（圖7a）。當(dang)有一個(ge)正(zheng)電(dian)壓(ya)加在(zai)N溝道(dao)的(de)(de)MOS場效(xiao)應(ying)管柵(zha)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)時(shi)(shi)，由(you)(you)于(yu)(yu)電(dian)場的(de)(de)作用，此時(shi)(shi)N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)源極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)漏極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)負(fu)電(dian)子(zi)被吸引(yin)出(chu)來而(er)(er)(er)涌向(xiang)(xiang)柵(zha)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，但由(you)(you)于(yu)(yu)氧化(hua)膜的(de)(de)阻擋(dang)，使得電(dian)子(zi)聚集(ji)在(zai)兩個(ge)N溝道(dao)之間(jian)的(de)(de)P型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)中（見圖7b），從而(er)(er)(er)形成電(dian)流(liu)，使源極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)漏極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)之間(jian)導(dao)(dao)(dao)通。可(ke)以想(xiang)像(xiang)為(wei)兩個(ge)N型(xing)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)之間(jian)為(wei)一條溝，柵(zha)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)壓(ya)的(de)(de)建立相當(dang)于(yu)(yu)為(wei)它們之間(jian)搭了一座橋梁，該橋的(de)(de)大(da)小由(you)(you)柵(zha)壓(ya)的(de)(de)大(da)小決定。

C-MOS場效應管

電路將一個增強型P溝道MOS場效應管和一個增強型N溝道MOS場效應管組合在(zai)(zai)一(yi)起使用。當輸(shu)入(ru)端為(wei)低電平時(shi)(shi)(shi)，P溝道(dao)(dao)MOS場(chang)效(xiao)(xiao)應管(guan)(guan)導通(tong)，輸(shu)出端與電源正極(ji)接通(tong)。當輸(shu)入(ru)端為(wei)高電平時(shi)(shi)(shi)，N溝道(dao)(dao)MOS場(chang)效(xiao)(xiao)應管(guan)(guan)導通(tong)，輸(shu)出端與電源地接通(tong)。在(zai)(zai)該電路(lu)中，P溝道(dao)(dao)MOS場(chang)效(xiao)(xiao)應管(guan)(guan)和N溝道(dao)(dao)MOS場(chang)效(xiao)(xiao)應管(guan)(guan)總(zong)是(shi)在(zai)(zai)相(xiang)反(fan)的狀(zhuang)態下(xia)工作，其(qi)相(xiang)位輸(shu)入(ru)端和輸(shu)出端相(xiang)反(fan)。通(tong)過這種工作方式(shi)我們可以獲得(de)較大的電流輸(shu)出。同(tong)時(shi)(shi)(shi)由于(yu)漏電流的影響，使得(de)柵(zha)(zha)壓在(zai)(zai)還(huan)沒(mei)有到0V，通(tong)常(chang)在(zai)(zai)柵(zha)(zha)極(ji)電壓小(xiao)于(yu)1到2V時(shi)(shi)(shi)，MOS場(chang)效(xiao)(xiao)應管(guan)(guan)既被(bei)關斷。不(bu)同(tong)場(chang)效(xiao)(xiao)應管(guan)(guan)其(qi)關斷電壓略(lve)有不(bu)同(tong)。也正因(yin)為(wei)如此，使得(de)該電路(lu)不(bu)會因(yin)為(wei)兩管(guan)(guan)同(tong)時(shi)(shi)(shi)導通(tong)而造成電源短(duan)路(lu)。

場效應管的特點

（1）場效應管是(shi)電(dian)壓控制器件(jian)，它(ta)通過VGS(柵源電(dian)壓)來控制ID（漏極(ji)電(dian)流）；

（2）場效應管的控(kong)制輸(shu)入端電流極小，因此它的輸(shu)入電阻（107～1012Ω）很(hen)大。

（3）它是利用多(duo)數載流子導(dao)電，因此它的溫度穩定(ding)性較好；

（4）它組(zu)成的放(fang)(fang)大電(dian)路的電(dian)壓(ya)放(fang)(fang)大系數要小于(yu)三極(ji)管組(zu)成放(fang)(fang)大電(dian)路的電(dian)壓(ya)放(fang)(fang)大系數；

（5）場效應(ying)管的(de)抗輻射能力(li)強；

（6）由于它不(bu)存在雜亂運動的(de)電子擴散引起的(de)散粒(li)噪聲，所以噪聲低。