浙江絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管原理

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-10-21

場(chǎng)效應(yīng)管的分類多種多樣,其中包括結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)和金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)。JFET結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,但性能方面略遜于MOSFET。MOSFET則憑借其優(yōu)越的性能,成為了現(xiàn)代電子電路中的主流。例如,在計(jì)算機(jī)主板的電源電路中,MOSFET被使用,以滿足高效能和微型化的需求。此外,增強(qiáng)型和耗盡型MOSFET又各自有著不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景,進(jìn)一步豐富了場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用范圍。場(chǎng)效應(yīng)管在模擬電路和數(shù)字電路中都發(fā)揮著重要作用。在模擬電路中,它常用于放大器、濾波器等電路中。例如,在音頻前置放大器中,場(chǎng)效應(yīng)管可以提供高增益和低失真的放大效果。而在數(shù)字電路中,場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)元件,被用于邏輯門、存儲(chǔ)器等電路。比如,在計(jì)算機(jī)的CPU中,大量的MOSFET開關(guān)組成了復(fù)雜的邏輯電路,實(shí)現(xiàn)了高速的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。由于柵極電流幾乎為零,場(chǎng)效應(yīng)管在靜態(tài)時(shí)的功耗極低,有助于降低整個(gè)電子系統(tǒng)的能耗,提高能源利用效率。浙江絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管原理

浙江絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管原理,場(chǎng)效應(yīng)管

   MOS場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體三極管雙極性三極管是電流控制器件,其輸入電阻不夠高,在許多場(chǎng)合下不能滿足人們的要求,經(jīng)過不斷的探索和實(shí)踐,人們研制出一種仍具有PN結(jié),但工作機(jī)理全然不同的新型半導(dǎo)體器件--場(chǎng)效應(yīng)管(FET)。

場(chǎng)效應(yīng)三極管用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流,故此命名,它的特點(diǎn)是輸入阻抗高、噪音低、熱穩(wěn)定性好且抗幅射能力強(qiáng),在工藝上便于集成,因此得到廣的應(yīng)用根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同,場(chǎng)效應(yīng)三極管可分為以下兩大類。
①結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管(JFET)②絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管(MOS管)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)以N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例,以一塊N型(多子為電子)半導(dǎo)體作基片,在它的兩側(cè)各光刻出一塊區(qū)域,進(jìn)行高濃度P+擴(kuò)散(三價(jià)的硼),在兩側(cè)形成兩個(gè)PN結(jié)。兩個(gè)P+區(qū)的引出線連在一起,作為一個(gè)電極,稱之為柵極G。在N型半導(dǎo)體的兩端引出兩個(gè)電極,分別叫源極S和漏極D。3個(gè)電極G、S、D的作用,可以近似地認(rèn)為分別相當(dāng)于半導(dǎo)體三極管的基極B、射極E和集電極C。
兩個(gè)PN結(jié)之間的區(qū)域,稱為導(dǎo)電溝道,當(dāng)在漏極和源極間加上電壓,這個(gè)區(qū)域就是載流子流過的渠道,也就是電流的通道。由于這里的導(dǎo)電通道是N型半導(dǎo)體,所以這種管子叫N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管. 江蘇大功率場(chǎng)效應(yīng)管生產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中,場(chǎng)效應(yīng)管可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,實(shí)現(xiàn)精確的工業(yè)生產(chǎn)過程控制,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

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場(chǎng)效應(yīng)管(FieldEffectTransistor,簡(jiǎn)稱FET)是一種利用場(chǎng)效應(yīng)原理工作的半導(dǎo)體器件。它具有輸入阻抗高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、功率小、易于集成等特點(diǎn)。在電路中,場(chǎng)效應(yīng)管通常用字母“Q”表示。場(chǎng)效應(yīng)管一般具有3個(gè)極,即柵極(G)、源極(S)和漏極(D)。它的工作原理是當(dāng)柵極接的負(fù)偏壓增大時(shí),溝道減少,漏極電流減??;當(dāng)柵極接的負(fù)偏壓減小時(shí),耗盡層減小,溝道增大,漏極電流增大。漏極電流受柵極電壓的控制,因此場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件,即通過輸入電壓的變化來控制輸出電流的大小,從而達(dá)到放大等目的。場(chǎng)效應(yīng)管在電路中被廣泛應(yīng)用于放大、調(diào)制、阻抗變換、恒流源、可變電阻等場(chǎng)合。此外,它還有許多其他應(yīng)用,如開關(guān)電源、逆變器、電子鎮(zhèn)流器等。場(chǎng)效應(yīng)管在電路設(shè)計(jì)和電子設(shè)備中扮演著非常重要的角色。

   MOS場(chǎng)效應(yīng)管的測(cè)試方法
(1).準(zhǔn)備工作測(cè)量之前,先把人體對(duì)地短路后,才能摸觸MOSFET的管腳。在手腕上接一條導(dǎo)線與大地連通,使人體與大地保持等電位。再把管腳分開,然后拆掉導(dǎo)線。

(2).判定電極將萬用表撥于R×100檔,首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大,證明此腳就是柵極G。交換表筆重測(cè)量,S-D之間的電阻值應(yīng)為幾百歐至幾千歐,其中阻值較小的那一次,黑表筆接的為D極,紅表筆接的是S極。
(3).檢查放大能力(跨導(dǎo))將G極懸空,黑表筆接D極,紅表筆接S極,然后用手指觸摸G極,表針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩個(gè)柵極G1、G2。為區(qū)分之,可用手分別觸摸G1、G2極,其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極。目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護(hù)二極管,平時(shí)就不需要把各管腳短路了。
MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在使用時(shí)應(yīng)注意分類,不能隨意互換。MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管由于輸入阻抗高(包括MOS集成電路)極易被靜電擊穿,使用時(shí)應(yīng)注意以下規(guī)則:1.MOS器件出廠時(shí)通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中,切勿自行隨便拿個(gè)塑料袋裝。也可用細(xì)銅線把各個(gè)引腳連接在一起,或用錫紙包裝。2.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動(dòng),應(yīng)用金屬盤來盛放待用器件。3.焊接用的電烙鐵必須良好接地。。 在計(jì)算機(jī)的 CPU 中,場(chǎng)效應(yīng)管是不可或缺的組成部分,其高性能特性保障了 CPU 的高速運(yùn)算和低功耗運(yùn)行。

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場(chǎng)效應(yīng)管(FieldEffectTransistor,簡(jiǎn)稱FET)是一種基于電場(chǎng)效應(yīng)的半導(dǎo)體器件,用于放大和電流。與三極管相比,場(chǎng)效應(yīng)管具有更高的輸入阻抗、更低的功耗和更好的高頻特性。場(chǎng)效應(yīng)管有三種常見的類型:MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)、JFET(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管)和IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)。其中,MOSFET是常見和廣泛應(yīng)用的一種。MOSFET是由金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組成的。它包括源極(Source)、柵極(Gate)和漏極三個(gè)電極。柵極與源極之間通過氧化層隔離,形成了一個(gè)電容結(jié)構(gòu)。柵極與源極之間的電壓可以漏極電流的大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的放大和。場(chǎng)效應(yīng)管的種類繁多,包括結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管等,每種類型都有其獨(dú)特的性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。南京P溝耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管接線圖

噪聲系數(shù)低的場(chǎng)效應(yīng)管工作時(shí)產(chǎn)生噪聲小,減少對(duì)信號(hào)干擾。浙江絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管原理

P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管除偏置電壓的極性和載流子的類型與N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同外,其工作原理完全相同。絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)中,目前常用的是以二氧化硅SiO2作為金屬鋁柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層,簡(jiǎn)稱MOS管。

它有N溝道和P溝道兩類,而每一類又分增強(qiáng)型和耗盡型兩種。所謂增強(qiáng)型就是UGS=0時(shí),漏源之間沒有導(dǎo)電溝道,即使在漏源之間加上一定范圍內(nèi)的電壓,也沒有漏極電流;
反之,在UGS=0時(shí),漏源之間存在有導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。N溝道增強(qiáng)型MOS管是一塊雜質(zhì)濃度較低的P型硅片作為襯底B,在其中擴(kuò)散兩個(gè)N+區(qū)作為電極,分別稱為源極S和漏極D。
半導(dǎo)體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層,在漏源極間的絕緣層上再制造一層金屬鋁,稱為柵極G。這就構(gòu)成了一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管。顯然它的柵極與其它電極間是絕緣的。溝道增強(qiáng)型MOS管結(jié)構(gòu)圖MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠前已連接好),N溝道增強(qiáng)型MOS管在UGS<UT(開啟電壓)時(shí),導(dǎo)電溝道不能形成,ID=0,這時(shí)管子處于截止?fàn)顟B(tài)。 浙江絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管原理