绝缘栅

场效应管的原理

发布时间:2022/8/8 15:02:12   

场效应管(MOSFET)是电子产品的基本模块之一,也是制造最为频繁的元件。场效应管是数字和模拟集成电路中占主导作用的元件,也是常见的功率器件。场效应管已经实现集成,广泛应用在存储芯片和处理器中。

场效应管(MOSFET)也成为金属氧化物半导体场效应管,是一种绝缘栅场效应晶体管。这个名称中,金属是最开始在栅极使用金属导体,现在栅极材料可能是金属也可能是多晶硅,氧化物是绝缘栅使用二氧化硅或者其它电解质材料,半导体是指用的硅半导体。

场效应管有栅极(gate)、漏极(drain)、源极(source)三个端,分别对应三极管的基极(base)、集电极(collector)和发射极(emitter)——可以参考:三极管的结构和作用。

场效应管的栅极电压决定了电导率,改变施加的电压可以改变电流导通能力,从而起到放大作用。与三极管相比,场效应管几乎不需要输入电流来控制负载电流。在增强型场效应管中,施加栅极电压可以从“常关”状态增加电导率。在耗尽型场效应管中,施加电压会降低导通状态的电导率。

场效应管还具有高可扩展性,并可以缩小到更小尺寸。与三极管相比,它还具有更快的开关速度、更低的能耗和更高的密度。场效应管价格更便宜,并具有简单的加工步骤,从而有很高的产量。

场效应管既可以作为MOS集成电路芯片的一部分制造,也可作为功率场效应管来制造。场效应管有P型或N型,因此互补的场效应管可以用来制造功耗非常低的开关电路。

当在MOS结构上施加电压时,它会改变半导体中的电荷分布。从栅极到主体的正电压通过迫使带正电的空穴远离栅极和绝缘体/半导体界面而产生耗尽层,从而产生有自由电子的区域。

如果施加电压,可以在源极端子和漏极端子之间形成电流通过的沟道。改变栅极和体区之间的电压可以调节该层的导电性,从而控制漏极和源极之间的电流。这就是所谓的增强模式。

当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中,使源极和漏极之间导通。可以作为两个N型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为它们之间搭了一座桥梁,该桥的大小由栅压的大小决定。

场效应管的输出电流是由输入电压(或称电场)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得场效应管有很高的输入阻抗,这也是称之为场效应管的原因。

场效应管的栅极的电压恒定时,增大源极和漏极间的电压,通过的电流上升然后保持水平稳定的电流。

场效应管的栅极的电压为不同的恒定值时,输出电流随源极和漏极间的电压的升高而上升。

上面是以N沟道MOSFET场效应管为例子,了解场效应管的原理。除此之外,还有P沟道场效应管和N/P沟道组合的互补型场效应管。除此之外,常用的还有结型场效应管JFET,原理是相近的。

场效应管应用非常广泛,可以放大信号电压,可以做恒流元件,可以做电子开关。场效应管是应用最广泛的电子器件,值得去了解其原理。



转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/1062.html
------分隔线----------------------------

热点文章

  • 没有热点文章

推荐文章

  • 没有推荐文章