FET晶體管類(lèi)型和MOS管工作原理、應(yīng)用及作用圖文解析-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2020-06-04
FET,也稱(chēng)為單極晶體管,是用于控制器件電性能的晶體管。FET具有非常高的輸入阻抗(在JFET的情況下為100兆歐姆,在MOSFET的情況下為10 4至10 9兆歐),普通晶體管的主要缺點(diǎn)即輸入阻抗低,從而加載了信號(hào)源在FET中。因此,F(xiàn)ET是幾乎在每種可以使用晶體管的應(yīng)用中使用的理想器件。FET由于其高輸入阻抗而被廣泛用作示波器,電子電壓表和其他測(cè)量和測(cè)試設(shè)備中的輸入放大器。
1. 由于FET芯片與BJT芯片相比占據(jù)非常小的空間,因此FET廣泛用于IC中。
2. FET用作運(yùn)算放大器(運(yùn)算放大器)和音調(diào)控制等中的電壓可變電阻器(WR),用于FM和TV接收器以及邏輯電路中的混頻器操作。
3. FET通常用于數(shù)字開(kāi)關(guān)電路,盡管它們的工作速度較低。
FET有兩種類(lèi)型--JFET或MOSFET。
結(jié)FET晶體管是一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管,可用作電控開(kāi)關(guān)。電能流過(guò)源極與漏極端子之間的有源溝道。通過(guò)向柵極端子施加反向偏壓,溝道變形,從而完全切斷電流。
結(jié)FET晶體管的兩種極性
N-溝道JFET
N溝道JFET由n型棒構(gòu)成,在其兩側(cè)摻雜有兩個(gè)p型層。電子通道構(gòu)成器件的N通道。在N溝道器件的兩端形成兩個(gè)歐姆接觸,它們連接在一起形成柵極端子。源極和漏極端子取自棒的另外兩側(cè)。源極和漏極端子之間的電位差稱(chēng)為Vdd,源極和柵極端子之間的電位差稱(chēng)為Vgs。電荷流動(dòng)是由于電子從源極到漏極的流動(dòng)。
每當(dāng)在漏極和源極端子上施加正電壓時(shí),電子從源極“S”流到漏極“D”端子,而傳統(tǒng)的漏極電流Id流過(guò)漏極到源極。當(dāng)電流流過(guò)器件時(shí),它處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)負(fù)極性電壓施加到柵極端子時(shí),在溝道中產(chǎn)生耗盡區(qū)。溝道寬度減小,因此增加了源極和漏極之間的溝道電阻。由于柵極源極結(jié)是反向偏置的,并且器件中沒(méi)有電流流動(dòng),因此它處于關(guān)閉狀態(tài)。
因此,基本上如果在柵極端子處施加的電壓增加,則較少量的電流將從源極流到漏極。N溝道JFET具有比P溝道JFET更大的導(dǎo)電性。因此,與P溝道JFET相比,N溝道JFET是更有效的導(dǎo)體。
P溝道JFET
trzvp2106P溝道JFET由P型棒構(gòu)成,在其兩側(cè)摻雜n型層。通過(guò)在兩側(cè)連接歐姆接觸來(lái)形成柵極端子。與N溝道JFET一樣,源極和漏極端子取自棒的另外兩側(cè)。在源極和漏極端子之間形成由作為電荷載流子的空穴組成的AP型溝道。
P溝道JFET棒
施加到漏極和源極端子的負(fù)電壓確保從源極到漏極端子的電流流動(dòng),并且器件在歐姆區(qū)域中操作。施加到柵極端子的正電壓確保了溝道寬度的減小,從而增加了溝道電阻。更正的是柵極電壓; 流過(guò)設(shè)備的電流越少。
下面給出p溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性曲線和晶體管的不同工作模式。
截止區(qū)域:當(dāng)施加到柵極端子的電壓足夠正以使溝道寬度最小時(shí),沒(méi)有電流流動(dòng)。這導(dǎo)致設(shè)備處于切斷區(qū)域。
歐姆區(qū):流過(guò)器件的電流與施加的電壓成線性比例,直到達(dá)到擊穿電壓。在該區(qū)域中,晶體管顯示出對(duì)電流的一些阻力。
飽和區(qū):當(dāng)漏源電壓達(dá)到一個(gè)值,使得流過(guò)器件的電流隨漏源電壓恒定并且僅隨柵源電壓變化,該器件稱(chēng)為飽和區(qū)。
擊穿區(qū)域:當(dāng)漏極源極電壓達(dá)到導(dǎo)致耗盡區(qū)域擊穿的值,導(dǎo)致漏極電流突然增加時(shí),該器件被稱(chēng)為擊穿區(qū)域。當(dāng)柵極源極電壓更正時(shí),對(duì)于較低的漏極源電壓值,可以提前達(dá)到該擊穿區(qū)域。
MOSFET晶體管顧名思義是p型(n型)半導(dǎo)體棒(具有擴(kuò)散到其中的兩個(gè)重?fù)诫sn型區(qū)域),其表面上沉積有金屬氧化物層,并且從該層取出空穴以形成源極和漏極端子。在氧化物層上沉積金屬層以形成柵極端子。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本應(yīng)用之一是使用MOS晶體管作為開(kāi)關(guān)。
這種類(lèi)型的FET晶體管具有三個(gè)端子,即源極,漏極和柵極。施加到柵極端子的電壓控制從源極到漏極的電流流動(dòng)。金屬氧化物絕緣層的存在導(dǎo)致器件具有高輸入阻抗。
MOSFET晶體管是最常用的場(chǎng)效應(yīng)晶體管類(lèi)型。MOSFET工作以?xún)煞N模式實(shí)現(xiàn),基于哪種MOSFET晶體管被分類(lèi)。增強(qiáng)模式下的MOSFET工作包括逐漸形成溝道,而在耗盡型MOSFET中,它由已經(jīng)擴(kuò)散的溝道組成。MOSFET的高級(jí)應(yīng)用是CMOS。
增強(qiáng)型MOSFET晶體管
當(dāng)負(fù)電壓施加到MOSFET的柵極端子時(shí),帶正電荷的載流子或空穴在氧化物層附近更多地累積。從源極到漏極端子形成溝道。
隨著電壓變得更負(fù),溝道寬度增加并且電流從源極流到漏極端子。因此,隨著施加的柵極電壓的電流“增強(qiáng)”,該器件被稱(chēng)為增強(qiáng)型MOSFET。
耗盡型MOSFET晶體管
耗盡型MOSFET由在漏極 - 源極端子之間擴(kuò)散的溝道組成。在沒(méi)有任何柵極電壓的情況下,由于溝道,電流從源極流向漏極。
當(dāng)該柵極電壓為負(fù)時(shí),正電荷在溝道中累積。這導(dǎo)致通道中的耗盡區(qū)域或不動(dòng)電荷區(qū)域并阻礙電流的流動(dòng)。因此,當(dāng)耗盡區(qū)的形成影響電流時(shí),該器件稱(chēng)為耗盡型MOSFET。
控制BLDC電機(jī)的速度
MOSFET可用作開(kāi)關(guān)以操作DC電機(jī)。這里使用晶體管來(lái)觸發(fā)MOSFET。來(lái)自微控制器的PWM信號(hào)用于接通或斷開(kāi)晶體管。
來(lái)自微控制器引腳的邏輯低電平信號(hào)導(dǎo)致OPTO耦合器工作,在其輸出端產(chǎn)生高邏輯信號(hào)。PNP晶體管截止,因此MOSFET被觸發(fā)并接通。漏極和源極端子短路,電流流向電動(dòng)機(jī)繞組,使其開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。PWM信號(hào)確保電機(jī)的速度控制。
驅(qū)動(dòng)一系列LED:
作為開(kāi)關(guān)的MOSFET操作涉及應(yīng)用控制LED陣列的強(qiáng)度。這里,由來(lái)自外部源(如微控制器)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的晶體管用于驅(qū)動(dòng)MOSFET。當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí),MOSFET獲得電源并接通,從而為L(zhǎng)ED陣列提供適當(dāng)?shù)钠谩?/span>
使用MOSFET開(kāi)關(guān)燈:
MOSFET可用作開(kāi)關(guān)來(lái)控制燈的開(kāi)關(guān)。此外,MOSFET也使用晶體管開(kāi)關(guān)觸發(fā)。來(lái)自外部源(如微控制器)的PWM信號(hào)用于控制晶體管的導(dǎo)通,因此MOSFET接通或斷開(kāi),從而控制燈的開(kāi)關(guān)。
1、可應(yīng)用于放大電路。由于MOS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、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、可以用作可變電阻。
4、可以方便地用作恒流源。
5、可以用作電子開(kāi)關(guān)。
MOS管為壓控元件,你只要加到它的壓控元件所需電壓就能使它導(dǎo)通,它的導(dǎo)通就像三極管在飽和狀態(tài)一樣,導(dǎo)通結(jié)的壓降最小。這就是常說(shuō)的精典是開(kāi)關(guān)作用。去掉這個(gè)控制電壓經(jīng)就截止。我們知道MOS管對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)起著穩(wěn)壓的作用,但是MOS管不能單獨(dú)使用,它必須和電感線圈、電容等共同組成的濾波穩(wěn)壓電路,才能發(fā)揮充分它的優(yōu)勢(shì)。
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