什么是場效應管的夾斷電壓-夾斷電壓的作用及測試-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2020-10-12
概念:場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。由多數(shù)載流子參與導電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導體器件。
特點:具有輸入電阻高(100000000~1000000000Ω)、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域寬等優(yōu)點。
Up — 夾斷電壓.是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中,使漏源間剛截止時的柵極電壓。
Ut — 開啟電壓.是指增強型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓。
場效應管是靠叫做“導電溝道”的機制導電的,通俗的講,該溝道越寬,導電能力越強(即電阻越小),寬度為0,則不導電。有兩種類型的場效應管:增強型和耗盡型。增強型的在柵源電壓小于一定值時是沒有導電溝道的(寬度為0),大于該值時才導電,這就是開啟電壓。耗盡型的在柵源電壓=0時就已經(jīng)存在非0寬度的導電溝道,而隨著柵源電壓的降低,溝道寬度越來越小,當溝道寬度=0時對應的柵源電壓就稱為夾斷電圧。
1.夾斷電壓Vp是場效應管的重要參數(shù)
場效應管夾斷電壓:夾斷電壓[1]是指結型場效應管在漏源電壓UDS為某一固定數(shù)值時,使漏極電流iD接近于零(常取iD=50μA)的柵源電壓。為了說明Vp參數(shù)的重要性,下面對場效應管工作區(qū)域的特點做簡單的分析。
1.1 飽和區(qū)是場效應管常用的工作區(qū)域
圖1是結型場效應管的輸出特性曲線,它反映的是以柵源電壓UGS為參變量,漏極電流與漏源電壓uDs之間的關系,其函數(shù)關系為iD=f(uDs)|uGS=常數(shù),由圖1可以看出,場效應管的工作情況可分為三個區(qū)域。
1.1.1 可變電阻區(qū)
可變電阻區(qū)是指特性曲線AO虛線以左的區(qū)域,它表示管子導電溝道在預夾斷以前,漏源電壓和漏極電流之間的關系。工作在此區(qū)域內的結型場效應管可看作一個由電壓控制的可變電阻。
1.1.2 飽和區(qū)
飽和區(qū)又稱恒流區(qū)或線性區(qū),是虛線AO與虛線CB之間的區(qū)域,它反映的是場效應管在預夾斷到全夾斷過程中,漏極電流和柵源電壓、漏源電壓之間的關系。其特點是iD只受uGs的控制而幾乎與uDs無關,具有恒流特性,是場效應管作為放大器件使用時的工作區(qū)域。
1.1.3 擊穿區(qū)
擊穿區(qū)是指CB虛線以右的區(qū)域,它表明當UDS增加到某值時,柵漏極間的PN結發(fā)生反向擊穿,使電流iD隨uDs增加而劇增,場效應管失去正常工作狀態(tài),是應當禁止出現(xiàn)的區(qū)域。上面分析了場效應管三個區(qū)域的特點,在一般情況下,場效應管都作為放大器件使用,所以必須保證場效應管可靠地工作在飽和區(qū),以達到用uGs控制iD的效果。
1.2 可變電阻區(qū)與飽和區(qū)的分界
由圖1可知,場效應管的可變電阻區(qū)與飽和區(qū)之間是連續(xù)變化的過程,中間沒有斷點。為了劃分它們之間的界線,在實際運用中,引入“預夾斷”[2]的概念,就是從預夾斷點以后到全夾斷的過程就是飽和區(qū)。也就是說“預夾斷點”就是可變電阻區(qū)與飽和區(qū)的分界點。根據(jù)場效應管的工作原理,當管子進入預夾斷狀態(tài)時uGs、uDs、Vp之間有如下關系uDs=uGs-Vp.知道uDS和uGs.由此式即可確定預夾斷點電壓。
2.測試方法
場效應管夾斷電壓:測試原理描述-圖2是一個測量場效應管夾斷電壓的原理圖。根據(jù)場效應管轉移特性曲線iD=f(uGs)|uGS=常數(shù),先將漏源之間的電壓uDs固定為某一個數(shù)值,然后改變柵極電壓uGs.記下與之相對應的iD數(shù)值。當改變uGs.使iD接近零時,此時的uGs電壓就是夾斷電壓Vp.對于N溝道器件,Vp是負值;對P溝道器件,Vp是正值。如果把uGs與iD的對應關系在坐標紙上描繪出來,就是場效管的特性曲線。
3.注意事項
柵源電壓的極性不能接反,否則,因PN結處于正偏壓而燒壞管子。測試點取值要合理,既不能過多,也不能過少,點與點的間隔要均勻,否則將無法準確反映管子的內在特征。特別是在臨近預夾斷時,iD微小,要仔細觀察iD隨uGs的變化情況。
4.結論
場效應管作為放大器件,必須工作在飽和區(qū)。場效應管的重要參數(shù)夾斷電壓Vp可以用實驗的方法測量出來,有了Vp就可以確定飽和區(qū)域,再通過具體電路的合理設置,使場效應管工作在飽和區(qū)的中心位置。
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