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MOS管有哪些分类-MOS管的分类有什么具体区别-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2018-08-23 

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mos管分类及区别

MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制构成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但理论应用的只需增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。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。

MOS管分类及区别

结型场效应管(JFET)

结型场效应管的分类:结型场效应管有两种结构形式,它们是N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。

结型场效应管也具有三个电极,它们是:栅极;漏极;源极。电路符号中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。2、结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例),N沟道结构型场效应管的结构及符号,由于PN结中的载流子已经耗尽,故PN基本上是不导电的,形成了所谓耗尽区,当漏极电源电压ED一定时,如果栅极电压越负,PN结交界面所形成的耗尽区就越厚,则漏、源极之间导电的沟道越窄,漏极电流ID就愈小;反之,如果栅极电压没有那么负,则沟道变宽,ID变大,所以用栅极电压EG可以控制漏极电流ID的变化,就是说,场效应管是电压控制元件。

绝缘栅场效应管

1、绝缘栅场效应管(MOS管)的分类:绝缘栅场效应管也有两种结构形式,它们是N沟道型和P沟道型。无论是什么沟道,它们又分为增强型和耗尽型两种。

2、它是由金属、氧化物和半导体所组成,所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管,简称MOS场效应管。

3、绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。场效应管的工作方式有两种:当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型;当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。

MOS管区别 -结型场效应管与绝缘栅场效应管

结型场效应管工作特性

对于耗尽型的JFET,在平衡时(不加电压)时,沟道电阻最小;电压Vds和Vgs都可改变栅p-n结势垒的宽度,并因此改变沟道的长度和厚度(栅极电压使沟道厚度均匀变化,源漏电压使沟道厚度不均匀变化),使沟道电阻变化,从而导致Ids变化,以实现对输入信号的放大。

当Vds较低时,JFET的沟道呈现为电阻特性,是所谓电阻工作区,这时漏极电流基本上随着电压Vds的增大而线性上升,但漏极电流随着栅极电压Vgs的增大而平方式增大;进一步增大Vds时,沟道即首先在漏极一端被夹断,则漏极电流达到最大而饱和(饱和电流搜大小决定于没有被夹断的沟道的电阻),这就是JFET的饱和放大区,这时JFET呈现为一个恒流源。JFET的放大作用可用所谓跨导gm = δIds / δVgsS ](Vds =常数) 来表示,要求跨导越大越好。

结型场效应管-器件特点

JFET的特点是:①是电压控制器件,则不需要大的信号功率。②是多数载流子导电的器件,是所谓单极晶体管,则无少子存储与扩散问题,速度高,噪音系数低;而且漏极电流Ids的温度关系决定于载流子迁移率的温度关系,则电流具有负的温度系数,器件具有自我保护的功能。③输入端是反偏的p-n结, 则输入阻抗大, 便于匹配。④输出阻抗也很大, 呈现为恒流源,这与BJT大致相同。⑤JFET一般是耗尽型的,但若采用高阻衬底, 也可得到增强型JFET(增强型JFET在高速、低功耗电路中很有应用价值);但是一般只有短沟道的JFET才是能很好工作的增强型器件。实际上,静电感应晶体管也就是一种短沟道的JFET。⑥沟道是处在半导体内部,则沟道中的载流子不受半导体表面的影响,因此迁移率较高、噪声较低。

绝缘栅场效应管结构与符号

图1是N沟道增强型MOS管的结构示意图和符号。它是在一块P型硅衬底上,扩散两个高浓度掺杂的N+区,在两个N+区之间的硅表面上制作一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,然后在SiO2和两个N型区表面上分别引出三个电极,称为源极s、栅极g和漏极d。在其图形符号中,箭头表示漏极电流的实际方向。

MOS管分类及区别

绝缘栅场效应管工作原理

绝缘栅场效应管的导电机理是,利用UGS 控制"感应电荷"的多少来改变导电沟道的宽窄,从而控制漏极电流ID。若UGS=0时,源、漏之间不存在导电沟道的为增强型MOS管,UGS=0 时,漏、源之间存在导电沟道的为耗尽型MOS管。

MOS管分类及区别

图2中衬底为P型半导体,在它的上面是一层SiO2薄膜、在SiO2薄膜上盖一层金属铝,如果在金属铝层和半导体之间加电压UGS,则金属铝与半导体之间产生一个垂直于半导体表面的电场,在这一电场作用下,P型硅表面的多数载流子-空穴受到排斥,使硅片表面产生一层缺乏载流子的薄层。同时在电场作用下,P型半导体中的少数载流子-电子被吸引到半导体的表面,并被空穴所俘获而形成负离子,组成不可移动的空间电荷层(称耗尽层又叫受主离子层)。UGS愈大,电场排斥硅表面层中的空穴愈多,则耗尽层愈宽,且UGS愈大,电场愈强;当UGS 增大到某一栅源电压值VT(叫临界电压或开启电压)时,则电场在排斥半导体表面层的多数载流子-空穴形成耗尽层之后,就会吸引少数载流子-电子,继而在表面层内形成电子的积累,从而使原来为空穴占多数的P型半导体表面形成了N型薄层。由于与P型衬底的导电类型相反,故称为反型层。在反型层下才是负离子组成的耗尽层。这一N型电子层,把原来被PN结高阻层隔开的源区和漏区连接起来,形成导电沟道。

用图2所示电路来分析栅源电压UGS控制导电沟道宽窄,改变漏极电流ID 的关系:当UGS=0时,因没有电场作用,不能形成导电沟道,这时虽然漏源间外接有ED电源,但由于漏源间被P型衬底所隔开,漏源之间存在两个PN结,因此只能流过很小的反向电流,ID ≈0;当UGS>0并逐渐增加到VT 时,反型层开始形成,漏源之间被N沟道连成一体。这时在正的漏源电压UDS作用下;N沟道内的多子(电子)产生漂移运动,从源极流向漏极,形成漏极电流ID。显然,UGS愈高,电场愈强,表面感应出的电子愈多,N型沟道愈宽沟道电阻愈小,ID愈大。

主要参数

Idss—饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流。

Up—夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。

Ut—开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压。

gM—跨导。是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量场效应管放大能力的重要参数。

BVDS—漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.

PDSM—最大耗散功率。是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。

IDSM—最大漏源电流。是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM。


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