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在最近的工作中,小编接触到了之前不太熟悉的一种电子元器件——场效应管,在查找相关资料时,经常会看到另几个元器件,比如mos管、二极管、三极管,网上甚至有种说法:场效应管和mos管就是一种东西。这种说法当然是不够准确的,为了能够更好地认识这几种元器件,本文就给大家详细科普一下!
场效应管
场效应晶体管(FieldEffectTransistor缩写(FET))简称场效应管,主要有两种类型(junctionFET-JFET)和金属-氧化物半导体场效应管(metal-oxidesemiconductorFET,简称MOS-FET)。由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件,具有输入电阻高(10^8~10^9Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
场效应管(FET)是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件,并以此命名,场效应管[2]是常见的电子元件,属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高(10^8~10^9Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。
场效应晶体管于年由JuliusEdgarLilienfeld和于年由OskarHeil分别发明,但是实用的器件一直到年才被制造出来(结型场效应管),年DawanKahng发明了金属氧化物半导体场效应晶体管,从而大部分代替了JFET,对电子行业的发展有着深远的意义。
场效应管的作用
1、场效应管可应用于放大,由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。
2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换,常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。
3、场效应管可以用作可变电阻。
4、场效应管可以方便地用作恒流源。
5、场效应管可以用作电子开关。
场效应管的分类
场效应管分为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管)两大类。
按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;
按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。
mos管
mos管是金属(metal)-氧化物(oxide)-半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是金属-绝缘体(insulator)-半导体,MOS管的source和drain是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,这个两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能,这样的器件被认为是对称的。
MOS电容的特性能被用来形成MOS管,Gate,电介质和backgate保持原样。在GATE的两边是两个额外的选择性掺杂的区域。其中一个称为source,另一个称为drain,假设source和backgate都接地,drain接正电压,只要GATE对BACKGATE的电压仍旧小于阈值电压,就不会形成channel。
Drain和backgate之间的PN结反向偏置,所以只有很小的电流从drain流向backgate,如果GATE电压超过了阈值电压,在GATE电介质下就出现了channel。这个channel就像一薄层短接drain和source的N型硅,由电子组成的电流从source通过channel流到drain,总的来说,只有在gate对source电压V超过阈值电压Vt时,才会有drain电流。
在对称的MOS管中,对source和drain的标注有一点任意性,定义上,载流子流出source,流入drain,因此Source和drain的身份就靠器件的偏置来决定了。有时晶体管上的偏置电压是不定的,两个引线端就会互相对换角色,这种情况下,电路设计师必须指定一个是drain另一个是source。
Source和drain不同掺杂不同几何形状的就是非对称MOS管,制造非对称晶体管有很多理由,但所有的最终结果都是一样的,一个引线端被优化作为drain,另一个被优化作为source,如果drain和source对调,这个器件就不能正常工作了。
晶体管有N型channel所有它称为N-channelMOS管,或NMOS。P-channelMOS管也存在,是一个由轻掺杂的N型BACKGATE和P型source和drain组成的PMOS管。如果这个晶体管的GATE相对于BACKGATE正向偏置,电子就被吸引到表面,空穴就被排斥出表面。硅的表面就积累,没有channel形成。
如果GATE相对于BACKGATE反向偏置,空穴被吸引到表面,channel形成了,因此PMOS管的阈值电压是负值。由于NMOS管的阈值电压是正的,PMOS的阈值电压是负的,所以工程师们通常会去掉阈值电压前面的符号,一个工程师可能说,"PMOSVt从0.6V上升到0.7V",实际上PMOS的Vt是从-0.6V下降到-0.7V。
二极管
二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode),另外,还有早期的真空电子二极管,它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子,这种电子器件按照外加电压的方向,具备单向电流的转导性。
一般来讲,晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面,在其界面的两侧形成空间电荷层,构成自建电场。当外加电压等于零时,由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态,这也是常态下的二极管特性。
二极管的作用
二极管是最常用的电子元件之一,他最大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,二极管的作用有整流电路,检波电路,稳压电路,各种调制电路,主要都是由二极管来构成的,其原理都很简单。
正是由于二极管等元件的发明,才有我们现在丰富多彩的电子信息世界的诞生,既然二极管的作用这么大那么我们应该如何去检测这个元件呢,其实很简单只要用万用表打到电阻档测量一下正向电阻如果很小,反相电阻如果很大这就说明这个二极管是好的。对于这样的基础元件我们应牢牢掌握住他的作用原理以及基本电路,这样才能为以后的电子技术学习打下良好的基础。
二极管的分类
二极管的分类标准和种类比较多,此处就根据用途来分类:
1、检波二极管
就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(mA)作为界线通常把输出电流小于mA的叫检波,锗材料点接触型、工作频率可达MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。
类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路,也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。
2、整流二极管
就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流,以整流电流的大小(mA)作为界线通常把输出电流大于mA的叫整流。面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至伏分A~X共22档。
分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近KHz的2CLG型。
3、限幅二极管
大多数二极管能作为限幅使用,也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。
4、调制二极管
通常指的是环形调制专用的二极管,就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件,即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。
5、混频二极管
使用二极管混频方式时,在~10,Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。
6、放大二极管
用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大,因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。
7、开关二极管
有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管,小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。
开关二极管的特长是开关速度快,而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。
三极管
三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件,三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。
三极管的作用
晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量,这是三极管最基本的和最重要的特性。
我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号"β"表示,电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
三极管的分类
1、按材质分:硅管、锗管。
2、按结构分:NPN、PNP。
3、按功能分:开关管、功率管、达林顿管、光敏管等。
4、按功率分:小功率管、中功率管、大功率管。
5、按工作频率分:低频管、高频管、超频管。
6、按结构工艺分:合金管、平面管。
7、按安装方式:插件三极管、贴片三极管。
以上就是场效应管、mos管、二极管、三极管的知识科普,希望本文能对您有所帮助,如果您需要采购电子元器件,请搜索“IC先生”网站,可以在网站搜索栏查找您需要的料号产品。欢迎持续
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