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肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別在哪里(工作原理、特性、基本概述等)-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-12-31 

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肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別在哪里(工作原理、特性、基本概述等)

肖特基二極管概述

肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別是什么,先介紹一下肖特基二極管和場效應(yīng)管的一些基本知識(shí)。肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基勢(shì)壘二極管(SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD)的簡稱。SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的,而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此,SBD也稱為金屬-半導(dǎo)體(接觸)二極管或表面勢(shì)壘二極管,它是一種熱載流子二極管。


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別


肖特基二極管原理

肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極,以N型半導(dǎo)體B為負(fù)極,利用二者接觸面上形成的勢(shì)壘具有整流特性而制成的金屬-半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(dǎo)體中存在著大量的電子,貴金屬中僅有極少量的自由電子,所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散。顯然,金屬A中沒有空穴,也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A,B表面電子濃度逐漸降低,表面電中性被破壞,于是就形成勢(shì)壘,其電場方向?yàn)锽→A。


但在該電場作用之下,A中的電子也會(huì)產(chǎn)生從A→B的漂移運(yùn)動(dòng),從而消弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后,電場引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對(duì)的平衡,便形成了肖特基勢(shì)壘。


典型的肖特基整流管的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)是以N型半導(dǎo)體為基片,在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極使用鉬或鋁等材料制成阻檔層。用二氧化硅(SiO2)來消除邊緣區(qū)域的電場,提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)電阻,其摻雜濃度較H-層要高100%倍。


在基片下邊形成N+陰極層,其作用是減小陰極的接觸電阻。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),N型基片和陽極金屬之間便形成肖特基勢(shì)壘,如圖所示。當(dāng)在肖特基勢(shì)壘兩端加上正向偏壓(陽極金屬接電源正極,N型基片接電源負(fù)極)時(shí),肖特基勢(shì)壘層變窄,其內(nèi)阻變?。环粗?,若在肖特基勢(shì)壘兩端加上反向偏壓時(shí),肖特基勢(shì)壘層則變寬,其內(nèi)阻變大。


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別


綜上所述,肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管,而把金屬-半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管,采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世,這不僅可節(jié)省貴金屬,大幅度降低成本,還改善了參數(shù)的一致性。


場效應(yīng)管概述

肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別,場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應(yīng)管。主要有兩種類型:結(jié)型場效應(yīng)管(junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(metal-oxide semiconductor FET,簡稱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)大競爭者。


場效應(yīng)管(FET)是利用控制輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件,并以此命名。


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別


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。


場效應(yīng)管的作用

1.場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場效應(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.場效應(yīng)管可以用作可變電阻。


4.場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。


5.場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)。


場效應(yīng)管的使用優(yōu)勢(shì)

場效應(yīng)管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下,應(yīng)選用場效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低,又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下,應(yīng)選用晶體管。場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電,所以稱之為單極型器件,而晶體管是既有多數(shù)載流子,也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電,被稱之為雙極型器件。


有些場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負(fù),靈活性比三極管好。


場效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應(yīng)管集成在一塊硅片上,因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別詳解

肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別,肖特基二極管自從替代傳統(tǒng)的普通的二極管后受到了用戶的的青睞和喜歡,但是有些時(shí)候也會(huì)有傻傻分不肖的時(shí)候,肖特基二極管和場效應(yīng)管有什么區(qū)別?


肖特基二極管是二極管,特點(diǎn)是低功耗、超高速、反向恢復(fù)時(shí)間極短、正向壓降小,適合做整流電路;場效應(yīng)管是三極管,特點(diǎn)是輸入阻抗高、噪聲小、功耗低、漏電流小,開關(guān)特性好,適合做放大電路或開關(guān)電路。


二極管與三極管完全是2種類型,不能相比,但同屬電子元件類。


肖特基二極管和普通二極管或場效應(yīng)管的外觀還是多少有點(diǎn)相似的,用戶在使用時(shí)會(huì)有所困惑也是難免的。


如何區(qū)分場效應(yīng)管和肖特基二極管


場效應(yīng)管是場效應(yīng)晶體管的簡稱,應(yīng)為縮寫為FET。場效應(yīng)管通常分為兩類:1)JFET和MOSFET。這兩類場效應(yīng)管都是壓控型的器件。場效應(yīng)管有三個(gè)電極,分別為:柵極G、漏極D和源極S。目前MOSFET應(yīng)用廣泛,JFET相對(duì)較少。MOSFET可以分為NMOS和PMOS,下圖是PMOS的結(jié)構(gòu)圖、NMOS和MOSFET的電路符號(hào)圖。


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別


PMOS的結(jié)構(gòu)是這樣的: 在N型硅襯底上做了兩個(gè)P型半導(dǎo)體的P+區(qū),這兩個(gè)區(qū)分別叫做源極S和漏極D,在N型半導(dǎo)體的絕緣層上引出柵極G。NMOS的實(shí)物圖和引腳分布如下圖所示。


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別


肖特基二極管又叫勢(shì)壘二極管,是由金屬和半導(dǎo)體接觸形成的二極管,其特點(diǎn)為:

反向恢復(fù)時(shí)間非常短,為ns級(jí)別;

正向?qū)▔航捣浅5停簽?.3-0.5V左右;

漏電流較大、反向擊穿電壓比較低;


肖特基二極管與場效應(yīng)管的區(qū)別-特點(diǎn)不同

(一)肖特基二極管的特點(diǎn)

SBD的主要優(yōu)點(diǎn)包括兩個(gè)方面:


1)由于肖特基勢(shì)壘高度低于PN結(jié)勢(shì)壘高度,故其正向?qū)ㄩT限電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管低(約低0.2V)。


2)由于SBD是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電器件,不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復(fù)問題。SBD的反向恢復(fù)時(shí)間只是肖特基勢(shì)壘電容的充、放電時(shí)間,完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間。由于SBD的反向恢復(fù)電荷非常少,故開關(guān)速度非???,開關(guān)損耗也特別小,尤其適合于高頻應(yīng)用。


但是,由于SBD的反向勢(shì)壘較薄,并且在其表面極易發(fā)生擊穿,所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD比PN結(jié)二極管更容易受熱擊穿,反向漏電流比PN結(jié)二極管大。


(二)場效應(yīng)管的特點(diǎn)

與雙極型晶體管相比,場效應(yīng)管具有如下特點(diǎn)。


(1)場效應(yīng)管是電壓控制器件,它通過VGS(柵源電壓)來控制ID(漏極電流);


(2)場效應(yīng)管的控制輸入端電流極小,因此它的輸入電阻(107~1012Ω)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。


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