电工学习网

 找回密码
 立即注册

场效应晶体管基本结构和工作原理

2015-4-30 06:44| 编辑:电工学习网| 查看: 22501| 评论: 0

场效应晶体管(Field-Effect Transistor ,FET)是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电,又称单极型晶体管。场效应管按结构,可分为结型和绝缘栅型两大类。绝缘栅型场效应晶体管的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离,故有绝缘栅型之称。或者按其金属-氧化物-半导体的材料构成,可称其为MOS管。

绝缘栅型场效应晶体管有N沟道和P沟道两类,每一类又分为增强型和耗尽型两种。N沟道绝缘栅型场效应晶体管的结构如图1所示。

(a)耗尽型 (b)增强型

图1 N沟道绝缘栅型场效应晶体管的结构

N沟道绝缘栅型场效应晶体管的结构如图1所示。在一块掺杂浓度低的P型半导体上,扩散两个高掺杂的N+型半导体区,并引出两个电极,分别称为源极S和漏极D。在两个N+区间的P型半导体氧化一层极薄的SiO2绝缘层,在SiO2绝缘层上制作一层金属铅,引出电极,作为栅极G。

如图1(a)所示,在制造N沟道MOS管时,如果在二氧化硅绝缘层中掺入大量正离子,就会在两个N+型区之间的P型衬底表面形成足够的电场,P型衬底中的空穴被排斥到远端,衬底中的电子被吸引到表面,形成一个N型薄层,将两个N+型区即漏极和源极沟通。这个N+型薄层称为N型导电沟道,又因为是在P型衬底中形成的而称为反型层。这种MOS管在制造时导电沟道已经形成,称为耗尽型MOS管。

如图1(b)所示,如果导电沟道不是预先在制造时形成的,而是利用外加栅极-源极电压形成电场产生的,则此类称为增强型MOS管。当UGS>0时,G和S像一个平板电容器的两个极板,SiO2和P型衬底好像电容中的介质,G-S间加正向电压后,其间便形成一个电场,在此电场的作用下,P型衬底中的空穴被排斥到远端,衬底中的电子被吸引到表面,形成一个N型导电沟道,当UGS增大时,感生负电荷Q负增多;当UGS增大到某一数值比如(UGS=UTH)时,Q负足够多,恰好将两个N+区连接连通,这时只要UDS≠0,D-S间就会导通,即ID=0。如果UGS继续增大,ID随之增大;相反,如果UGS减小,ID随之减小。如果在D引线上串入一个电阻RD,则ID就会在RD上产生压降,并随着UGS的变化而变化。显然,这是一个受电压控制的晶体管。

P沟道MOS管是因在N型衬底中生成P型反型层而得名。其结构和工作原理与N沟道MOS管似。只是使用的栅-源和漏-源电压极性与N沟道MOS管相反。各种场效应管的图形符号如图2所示。

(a) N沟道耗尽型 (b)N沟道增强型 (c)P沟道耗尽型 (d)P沟道增强型

图2 MOS管的图形符号

由于MOS管工作时只有一种极性的载流子(N沟道是电子,P沟道是空穴)参与导电,故亦称为单极型晶体管。与双极型晶体管的共发射极接法类似,MOS管采用共源接法,如图3所示。

图3 共源极接法电路

当UGS上升时,感生负电荷Q负增多;当UGS增到某个值比如UGS=UTH时,Q负足够多,恰好将两N+区连通,这时只要UDS≠0,D-S间就会导通,即ID≠0。如果UGS增大,ID也就越大。如果在D引线上串一个电阻RD,则ID就会在RD上产生压降,并随着UGS的变化而变化。所以场效应晶体管是电压控制的电流源器件。

MOSFET与BJT都是半导体晶体管,MOSFET的源极、漏极、栅极分别相当于BJT的发射极、集电极、基极。BJT的集电极电流IC受基极电流IB的控制,是一种电流控制器件;而MOSFET的漏极电流ID受栅-源电压UGS的控制,是一种电压控制元件。www.diangon.com但与BJT相比,MOSFET具有输入电阻大、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、耗电少等优点。这些优点使之从20世纪末60年代一诞生就广泛应用于各种电子电路中。另外,MOSFET的制造工艺比较简单,占用芯片面积小,特别适用于制造大规模集成电路

与BJT类似,MOSFET不仅可以通过UGS控制ID实现对信号的放大作用,而且也可以作为开关元件,通过UGS控制其导通或判断,广泛用于开关电路和脉冲数字电路中。

看过《场效应晶体管基本结构和工作原理》的人还看了以下文章:

发表评论

最新评论

  • 万用表怎么测三极管_万用表测试三极管好坏
  • 7812引脚图及参数,7812稳压电路图
  • 74LS48中文资料(引脚图,真值表及内部结构原
  • 如何判断三极管是PNP型还是NPN型
  • 场效应管的测量方法图解
  • 色环电阻对照表_色环电阻读数方法
热点文章

|电工学习网 ( )

GMT+8, 2021-4-12 00:37

Powered by © 2011-2021 www.diangon.com 版权所有 免责声明 不良信息举报

技术驱动未来! 电工学习网—专业电工基础知识电工技术学习网站。

栏目导航: 工控家园 | 三菱plc | 西门子plc | 欧姆龙plc | plc视频教程

返回顶部