場效應管工作原理-MOS管場效應管詳解

場效應管分類

場效應管分結型、絕緣柵型兩大類。結型場效應管（JFET）因有兩個PN結而得名，絕緣柵型場效應管（JGFET）則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。目前在絕緣柵型場效應管中，應用最為普遍的是MOS場效應管，簡稱MOS管（即金屬-氧化物-半導體場效應管MOSFET）；此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場效應管，以及最近剛問世的πMOS場效應管、VMOS功率模塊等。

按溝道半導體資料的不同，結型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導電方式來劃分，場效應管又可分紅耗盡型與加強型。結型場效應管均為耗盡型，絕緣柵型場效應管既有耗盡型的，也有加強型的。

場效應晶體管可分為結場效應晶體管和MOS場效應晶體管。而MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和加強型；P溝耗盡型和加強型四大類。見下圖。

場效應管的特點

場效應管的特性是南柵極電壓UG；控制其漏極電流ID。和普通雙極型晶體管相比擬，場效應管具有輸入阻抗高、噪聲低、動態范圍大、功耗小、易于集成等特性。

場效應管的工作原理如圖4-24所示（以結型N溝道管為例）。由于柵極G接有負偏壓（-UG），在G左近構成耗盡層。

當負負偏壓(-UG)的絕對值增大時，耗盡層增大，溝道減小，漏極電流ID減小。當負偏壓（一UG）的絕對值減小時，耗盡層減小，溝道增大，漏極電流ID增大。可見，漏極電流ID受柵極電壓的控制，所以場效應管是電壓控制型器件，即經過輸入電壓的變化來控制輸出電流的變化，從而到達放大等目的。

和雙極型晶體管一樣，場效應管用于放大等電路時，其柵極也應加偏置電壓。

結型場效府管的柵極應加反向偏置電壓，即N溝道管加負柵壓，P溝道管加正柵爪。加強型絕緣柵場效應管應加正向柵壓。耗盡型絕緣柵場效應管的柵壓可正、可負、可為“0”，見表4-2。加偏置的辦法有同定偏置法、自給偏置法、直接耦合法等。

場效應管的參數

場效應管的參數很多，包括直流參數、交流參數和極限參數，但普通運用時只需關注以下主要參數：飽和漏源電流IDSS夾斷電壓Up，（結型管和耗盡型絕緣柵管，或開啟電壓UT（加強型絕緣柵管）、跨導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是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓UGS＝0時的漏源電流。

(2)夾斷電壓

夾斷電壓UP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。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是指加強型絕緣柵場效應管中，使漏源間剛導通時的柵極電壓。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

跨導gm是表示柵源電壓UGS對漏極電流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是權衡場效應管放大才能的重要參數。

(5)漏源擊穿電壓

漏源擊穿電壓BUDS是指柵源電壓UGS一定時，場效應管正常工作所能接受的最大漏源電壓。這是一項極限參數，加在場效應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—項極限參數，是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。運用時場效應管實踐功耗應小于PDSM并留有—定余量。

(7)最大漏源電流

最大漏源電流IDSM是另一項極限參數，是指場效應管正常工作時，漏源間所允許經過的最大電流。場效應管的工作電流不應超越IDSM。

場效應管的作用：

一、場效應管可應用于放大。由于場效應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。

二、場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

三、場效應管可以用作可變電阻。

四、場效應管可以方便地用作恒流源。

五、場效應管可以用作電子開關。

MOS管、場效應管。具有低內阻、高耐壓、快速開關、雪崩能量高等特點，設計電流跨度1A-200A電壓跨度30V-1200V。

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