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什么是场效应管(FET)-场效应管(FET)分类、原理、用途等知识详解-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2020-08-04 

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什么是场效应管(FET)-场效应管(FET)分类、原理、用途等知识详解

场效应管和双极晶体管不同,仅以电子或空穴中的一种载子动作的晶体管。按照结构、原理可以分为:1、接合型场效应管 2、MOS型场效应管


(一)场效应管(FET)-接合型场效应管(结型FET)

1、原理

N通道接合型场效应管如图所示,以P型半导体的栅极从两侧夹住N型半导体的结构。将PN接合面上外加反向电压时所产生的空乏区域用于电流控制。


N型结晶区域的两端加上直流电压时,电子从源极流向漏极。电子所通过的通道宽度由从两侧面扩散的P型区域以及加在该区域上的负电压所决定。


加强负的栅极电压时,PN接合部分的空乏区域扩展到通道中,而缩小通道宽度。因此,以栅极电极的电压可以控制源极-漏极之间的电流。


2、用途

即使栅极电压为零,也有电流流通,因此用于恒定电流源或因低噪音而用于音频放大器等。

场效应管,FET

结型FET的图形记号

场效应管,FET

结型FET的动作原理(N通道)


(二)场效应管(FET)-MOS型场效应管

1、原理

即使是夹住氧化膜(O)的金属(M)与半导体(S)的结构(MOS结构),如果在(M)与半导体(S)之间外加电压的话,也可以产生空乏层。再加上较高的电压时,氧华膜下能积蓄电子或空穴,形成反转层。将其作为开关利用的即为MOSFET。


在动作原理图上,如果栅极电压为零,则PN接合面将断开电流,使得电流在源极、漏极之间不流通。如果在栅极旧外加正电压的话,则P型半导体的空穴将从栅极下的氧化膜-P型半导体的表面被驱逐,而形成空乏层。而且,如果再提高栅极电压的话,电子将被吸引表表面,而形成较薄的N型反转层,由此源杖(N型)和漏极(N型)之间连接,使得电流流通。


2、用途

因其结构简单、速度快,且栅极驱动简单、具有耐破坏力强等特征,而且使用微细加工技术的话,即可直接提高性能,因此被广泛使用于由LSI的基础器件等高频器件到功率器件(电力控制器件)等的领域中。

场效应管,FET

MOS FET的图形记号

场效应管,FET

MOS FET的动作原理(N通道)


(三)常用场效用管

1、MOS场效应管

即金属-氧化物-半导体型场效应管,属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻(最高可达1015Ω)。它也分N沟道管和P沟道管,符号如图1所示。通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。


所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。


耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。


以N沟道为例,它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+,再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通,二者总保持等电位。


图1(a)符号中的前头方向是从外向电,表示从P型材料(衬底)指身N型沟道。当漏接电源正极,源极接电源负极并使VGS=0时,沟道电流(即漏极电流)ID=0。


随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子,形成从漏极到源极的N型沟道,当VGS大于管子的开启电压VTN(一般约为+2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID。

场效应管,FET


国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均为单栅管),4DO1(双栅管)。它们的管脚排列(底视图)见图2。


MOS场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压(U=Q/C),将管子损坏。


因此了厂时各管脚都绞合在一起,或装在金属箔内,使G极与S极呈等电位,防止积累静电荷。管子不用时,全部引线也应短接。在测量时应格外小心,并采取相应的防静电感措施。


MOS场效应管的检测方法

(1)准备工作 测量之前,先把人体对地短路后,才能摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通,使人体与大地保持等电位。再把管脚分开,然后拆掉导线。


(2)判定电极。将万用表拨于R×100档,首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大,证明此脚就是栅极G。交换表笔重测量,S-D之间的电阻值应为几百欧至几千欧,其中阻值较小的那一次,黑表笔接的为D极,红表笔接的是S极。日本生产的3SK系列产品,S极与管壳接通,据此很容易确定S极。


(3).检查放大能力(跨导)

将G极悬空,黑表笔接D极,红表笔接S极,然后用手指触摸G极,表针应有较大的偏转。双栅MOS场效应管有两个栅极G1、G2。为区分之,可用手分别触摸G1、G2极,其中表针向左侧偏转幅度较大的为G2极。 目前有的MOSFET管在G-S极间增加了保护二极管,平时就不需要把各管脚短路了。


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