场效应管.doc

文档介绍：场效应管的应用与工作原理分析
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FET是Field-Effect-Transistor的缩写,即为场效应晶体管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。FET应用范围很广,但不能说现在普及的双极型晶体管都可以用FET替代。然而,由于FET的特性与双极型晶体管的特性完全不同,能构成技术性能非常好的电路。电子爱好者社区x |[cx
电子爱好者社区*b2[0l qmL2. 场效应管的工作原理:电子爱好者社区oiLB#s/p&D%M&z
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;Rdp:?(_%z i"p yx0电子爱好者社区7J PM*u0 (a) JFET的概念图电子爱好者社区/l)wAKIT tQ1z
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*ub7AL,W(j6D0 (b) JFET的符号
&|.l[6t7SU0电子爱好者社区2`s*ai,TbK9v_ 图1(b)门极的箭头指向为p指向 n方向,分别表示内向为n沟道JFET,外向为p沟道JFET。图1(a)表示n沟道JFET的特性例。以此图为基础看看JFET的电气特性的特点。_eV?M ?
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首先,门极-源极间电压以0V时考虑(VGS =0)。在此状态下漏极-源极间电压VDS 从0V增加,漏电流ID几乎与VDS 成比例增加,将此区域称为非饱和区。VDS 达到某值以上漏电流ID 的变化变小,几乎达到一定值。此时的ID 称为饱和漏电流(有时也称漏电流用IDSS 表示。与此IDSS 对应的VDS 称为夹断电压VP ,此区域称为饱和区。其次在漏极-源极间加一定的电压VDS (),VGS 值从0开始向负方向增加,ID 的值从IDSS 开始慢慢地减少,对某VGS 值ID =0。将此时的VGS 称为门极-源极间遮断电压或者截止电压,用VGS (off)示。n沟道JFET的情况则VGS (off) 值带有负的符号,测量实际的JFET对应ID =0的VGS 因为很困难,在放大器使用的小信号JFET时,将达到ID =-10μA 的VGS 定义为VGS (off) 的情况多些。关于JFET为什么表示这样的特性,用图作以下简单的说明。w YKo"xZ~ g%l%C0
:TPnd4K0Pig0 /m1X$zY3Kz9?0电子爱好者社区P+w7zy r2[V)V 场效应管工作原理用一句话说,就是"漏极-源极间流经沟道的I
D,用以门极与沟道间的pn结形成的反偏的门极电压控制ID"。更正确地说,ID 流经通路的宽度,即沟道截面积,它是由pn结反偏的变化,产生耗尽层扩展变化控制的缘故。在VGS =0的非饱和区域,(a)表示的过渡层的扩展因为不很大,根据漏极-源极间所加VDS的电场,源极区域的某些电子被漏极拉ィ创勇┘蛟醇械缌鱅D流动。(a)所示,从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型,ID饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡,并不是电流被切断。在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动,在理想状态下几乎具有绝缘特性,通常电流也难流动。但是此时漏极-源极间的电场,实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近,由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。(b)所示的那样,即便再增加VDS ,因漂移电场的强度几乎不变产生ID的饱和现象。其次,(c)所示,VGS 向负的方向变化,让VGS =VGS (off) ,此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。而且VDS 的电场大部分加到过渡层上,将电子拉向漂移方向的电场,只有靠近源极的很短部分,这更使电流不能流通。
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ZK4j8z{ mZ0 lx5NX+d|"c0 场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名,绝缘栅型场效应管(JGFET)则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中,应用最为广泛的是MOS场效应管,简称MOS管(即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET);此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管,以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。按沟道半导体材料的不同,结型和绝缘栅型