場效應(yīng)管概述

 在現(xiàn)在的電子產(chǎn)品中，處處可以見到場效應(yīng)管的身影，本文重在描述場效應(yīng)管的相關(guān)知識。

場效應(yīng)管

一：場效應(yīng)管是利用回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路的一種半導(dǎo)體器件

由于它僅靠半導(dǎo)體的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極性晶體管，效應(yīng)管分為N溝道型和P溝道型

d：漏極

s：源極

g：柵極

結(jié)形場效應(yīng)管工作原理：為使N溝道型場效應(yīng)管正常工作：應(yīng)在柵源之間加負(fù)向電壓;以保證耗盡層承受反向電壓;在婁源之間加正向電壓，已實(shí)現(xiàn)漏極電流，既保證了柵源之間內(nèi)阻很高，又實(shí)現(xiàn)了Ugs對溝道電流的控制。P33

二、場效應(yīng)管的工作原理- -結(jié)構(gòu)

所有的FET都有柵極g(gate)、漏極d(drain)、源極s(source)三個(gè)極，分別對應(yīng)雙極性晶體管的基極b(base)、集電極c(collector)和發(fā)射極e(emitter)。除了結(jié)型場效應(yīng)管外，所有的FET也有第四端，被稱為體(body)、基(base)、塊體(bulk)或襯底(substrate)。P區(qū)與N區(qū)交界面形成耗盡層，而漏極d與源極s間的非耗盡層區(qū)域稱為導(dǎo)電溝道。

四、場效應(yīng)管工作原理- - 結(jié)型

結(jié)型場效應(yīng)管可分為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管和P溝道結(jié)型場效應(yīng)管，下面我們就以N溝道為例對結(jié)型場效應(yīng)管工作原理進(jìn)行說明。

為保證N溝道結(jié)型場效應(yīng)管能正常工作，應(yīng)在其柵-源之間加負(fù)向電壓(即uGS<0)，以保證耗盡層承受反向電壓;在漏-源之間加正向電壓uDS，以形成漏極電流。柵-源之間負(fù)向電壓越大，PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚，導(dǎo)電溝道越窄，溝道電阻變大，漏極電流iD越小;相反，若柵-源之間負(fù)向電壓越小，則耗盡區(qū)就越薄，導(dǎo)電溝道越寬，溝道電阻變小，漏極電流iD越大。因此實(shí)現(xiàn)了場效應(yīng)管的柵-源間負(fù)向電壓對溝道電流的控制。

而對于P溝道結(jié)型場效應(yīng)管，與N溝道原理類似，但要在其柵-源之間加正向電壓(即uGS>0)才能保證其能能正常工作。

五、場效應(yīng)管工作原理- - 絕緣柵型

以N溝道耗盡型MOS管為例，如果在制造MOS管時(shí)，在SiO2絕緣層中摻入大量正離子，那么即使uGS=0，在正離子作用下P型襯底表層也存在反型層，即漏-源之間存在導(dǎo)電溝道。只要在漏-源間加正向電壓，就會產(chǎn)生漏極電流，并且，uGS為正時(shí)，反型層變寬，溝道電阻變小，溝道電流iD增大;反之，uGS為負(fù)時(shí)，反型層變窄，溝道電阻變大，iD減小。而當(dāng)uGS從零減小到一定值時(shí)，反型層消失，漏-源之間導(dǎo)電溝道消失，iD=0。實(shí)現(xiàn)了柵源電壓對漏極電流的控制。

六、場效應(yīng)管工作原理- - 增強(qiáng)型

以N溝道為例，在一個(gè)N溝道增強(qiáng)模式器件中，應(yīng)在柵源間加正向電壓。正電壓吸引了體中的自由移動(dòng)的電子向柵極運(yùn)動(dòng)，形成了導(dǎo)電溝道。但是首先，充足的電子需要被吸引到柵極的附近區(qū)域去對抗加在FET中的摻雜離子;這形成了一個(gè)沒有運(yùn)動(dòng)載流子的被稱為耗盡區(qū)的區(qū)域，這種現(xiàn)象被稱為FET的閾值電壓。更高的柵源電壓將會吸引更多的電子通過柵極，則會制造一個(gè)從源極到漏極的導(dǎo)電溝道;這個(gè)過程叫做”反型”。

七、場效應(yīng)管工作原理- - 耗盡型

在一個(gè)N溝道耗盡模式器件中，在柵源之間加負(fù)向電壓將會造成一個(gè)耗盡區(qū)去拓展寬度，從邊界侵入溝道，從而使溝道變窄。若耗盡區(qū)擴(kuò)展至完全關(guān)閉溝道，則漏源間溝道電阻會變得很大，F(xiàn)ET就會像開關(guān)一樣有效的關(guān)閉。類似的，在一個(gè)P溝道耗盡模式期器件中，在柵源之間加正向電壓將使溝道變寬，溝道電阻變小，使電流更易通過。

以上就是場效應(yīng)管的原理，需要設(shè)計(jì)者有電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。