用理論解釋場(chǎng)效應(yīng)管在電路中如何控制電流大小-場(chǎng)效應(yīng)管作用與參數(shù)-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2018-12-20
場(chǎng)效應(yīng)管主要有兩種類型(junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(metal-oxide semiconductor FET,簡(jiǎn)稱MOS-FET)。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高(107~1015Ω)、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。
場(chǎng)效應(yīng)管(FET)是利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件,并以此命名。
由于它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電,又稱單極型晶體管。FET 英文為Field Effect Transistor,簡(jiǎn)寫成FET。
MOS管是電壓控制器件,也就是需要使用電壓控制G腳來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管子電流的控制。
般市面上最常見的是增強(qiáng)型N溝通MOS管,你可以用一個(gè)電壓來(lái)控制G的電壓,MOS管導(dǎo)通電壓一般在2-4V,不過(guò)要完全控制,這個(gè)值要上升到10V左右。給你推薦一種方法。
基本方法:用一個(gè)控制電壓(比較器同相輸入端)和一個(gè)參考電壓(比較器反相輸入端),同時(shí)進(jìn)入電壓比較器(比較器電源接正12V和地,比如LM358當(dāng)比較器),比較器的輸出經(jīng)過(guò)5.1K電阻上拉后接G腳,如果控制電壓比參考電壓高,則控制MOS管導(dǎo)通輸出電流。
參考電壓可以來(lái)自于采樣電阻,也就是在NMOS的S極接一個(gè)大功率小電阻后接地,這個(gè)電阻做電流采樣,當(dāng)電流流過(guò)電阻后會(huì)形成電壓,把它放大處理后做參考。
剛開始的時(shí)候,電流很小,所以控制電壓比參考電壓高很多,這時(shí)候G腳基本上都加了12V,可以使管子迅速導(dǎo)通,在很短時(shí)間后,當(dāng)電流增大逐步達(dá)到某個(gè)值時(shí),參考電壓迅速上升,與控制電壓接近并超過(guò)時(shí),比較器就輸出低電平(接近0V)使管子截止,電流減小。然后電流減少后,參考電壓又下去,管子又導(dǎo)通,電流又增大。然后周而復(fù)始。
如果你用D/A輸出代替控制電壓,則可以獲得對(duì)MOS管的精確控制,我們以前實(shí)現(xiàn)過(guò)輸出范圍10-2000mA,步進(jìn)1mA,輸出電流精度正負(fù)1mA的水平。
(1)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件,它通過(guò)VGS(柵源電壓)來(lái)控制ID(漏極電流);
(2)場(chǎng)效應(yīng)管的控制輸入端電流極小,因此它的輸入電阻(10~10Ω)很大。
(3)它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電,因此它的溫度穩(wěn)定性較好;
(4)它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù);
(5)場(chǎng)效應(yīng)管的抗輻射能力強(qiáng);
(6)由于它不存在雜亂運(yùn)動(dòng)的電子擴(kuò)散引起的散粒噪聲,所以噪聲低。
1.場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。
2.場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。
4.場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。
5.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。
場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)很多,包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù),但普通運(yùn)用時(shí)只需關(guān)注以下主要參數(shù):飽和漏源電流IDSS夾斷電壓Up,(結(jié)型管和耗盡型絕緣柵管,或開啟電壓UT(加強(qiáng)型絕緣柵管)、跨導(dǎo)gm、漏源擊穿電壓BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源電流IDSM。
(1)飽和漏源電流
飽和漏源電流IDSS是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,柵極電壓UGS=0時(shí)的漏源電流。
(2)夾斷電壓
夾斷電壓UP是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。如同4-25所示為N溝道管的UGS一ID曲線,可明白看出IDSS和UP的意義。如圖4-26所示為P溝道管的UGS-ID曲線。
(3)開啟電壓
開啟電壓UT是指加強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。如圖4-27所示為N溝道管的UGS-ID曲線,可明白看出UT的意義。如圖4-28所示為P溝道管的UGS-ID曲線。
(4)跨導(dǎo)
跨導(dǎo)gm是表示柵源電壓UGS對(duì)漏極電流ID的控制才能,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。9m是權(quán)衡場(chǎng)效應(yīng)管放大才能的重要參數(shù)。
(5)漏源擊穿電壓
漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時(shí),場(chǎng)效應(yīng)管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項(xiàng)極限參數(shù),加在場(chǎng)效應(yīng)管上的工作電壓必需小于BUDS。
(6)最大耗散功率
最大耗散功率PDSM也是—項(xiàng)極限參數(shù),是指場(chǎng)效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的最大漏源耗散功率。運(yùn)用時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)踐功耗應(yīng)小于PDSM并留有—定余量。
(7)最大漏源電流
最大漏源電流IDSM是另一項(xiàng)極限參數(shù),是指場(chǎng)效應(yīng)管正常工作時(shí),漏源間所允許經(jīng)過(guò)的最大電流。場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超越IDSM。
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