場效應(yīng)管工作原理用一句話說,就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID, 用柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓進(jìn)行控制”。更正確地說,ID流經(jīng)通路的寬度,即溝道截面積,它是由pn結(jié)反偏的變化,產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區(qū)域,表示的過渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽螅鶕?jù)漏極-源極間所加VDS的電場,源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去,即從漏極向源極有電流ID流動。從門極向漏極擴(kuò)展的過度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型,ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋,并不是電流被切斷。場效應(yīng)管需遵循正確的電路連接方式,通常包括源極、柵極和漏極三個引腳,根據(jù)不同類型選擇合適的偏置電壓。徐州半導(dǎo)體場效應(yīng)管尺寸
場效應(yīng)管與雙極型晶體管比,它的體積小,重量輕,壽命長等優(yōu)點(diǎn),而且輸入回路的內(nèi)阻特別高,噪聲低、熱穩(wěn)定性好(因?yàn)閹缀踔焕枚嘧訉?dǎo)電)、防輻射能力強(qiáng)以及省電等優(yōu)點(diǎn),幾乎場效應(yīng)管占據(jù)的絕大部分市場。有利就有弊,而場效應(yīng)管的放大倍數(shù)要小于雙極型晶體管的放大倍數(shù)(原因后續(xù)詳解)。根據(jù)制作主要工藝主要分為結(jié)型場效應(yīng)管(Junction Field Effect Transistor,JFET)和絕緣柵型場效應(yīng)管(MOS管),下面來具體來看這兩種管子。場效應(yīng)管(FET)基礎(chǔ)知識:名稱,場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor 縮寫(FET)),簡稱場效應(yīng)管。結(jié)型場效應(yīng)管(junction FET-JFET),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,屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。與之對應(yīng)的是由兩種載流子參與導(dǎo)電的雙極型晶體管,三極管(BJT),屬于電流控制型半導(dǎo)體器件。徐州半導(dǎo)體場效應(yīng)管尺寸在選擇場效應(yīng)管時,要考慮其成本效益,根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的性價比產(chǎn)品。
眾所周知,傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)管的柵極、源極和漏極較大程度上致處于同一水平面的芯片上,其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同,其兩大結(jié)構(gòu)特點(diǎn):頭一,金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu);第二,具有垂直導(dǎo)電性。由于漏極是從芯片的背面引出,所以ID不是沿芯片水平流動,而是自重?fù)诫sN+區(qū)(源極S)出發(fā),經(jīng)過P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū),然后垂直向下到達(dá)漏極D。因?yàn)榱魍ń孛娣e增大,所以能通過大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層,因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應(yīng)管。
判斷源極S、漏極D,將萬用表撥至R×1k檔分別丈量三個管腳之間的電阻。用交換表筆法測兩次電阻,其中電阻值較低(一般為幾千歐至十幾千歐)的一次為正向電阻,此時黑表筆的是S極,紅表筆接D極。因?yàn)闇y試前提不同,測出的RDS(on)值比手冊中給出的典型值要高一些。丈量漏-源通態(tài)電阻RDS(on),在源-漏之間有一個PN結(jié),因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異,可識別S極與D極。例如用500型萬用表R×1檔實(shí)測一只IRFPC50型VMOS管,RDS(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。場效應(yīng)管作為音頻放大器,具有低失真、高保真的特點(diǎn),提升音質(zhì)效果。
在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接負(fù)極)時,二極管導(dǎo)通,其PN結(jié)有電流通過。這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時,N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端,而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動,從而形成導(dǎo)通電流。同理,當(dāng)二極管加上反向電壓(P端接負(fù)極,N端接正極)時,這時在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓,正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端,負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端,電子不移動,其PN結(jié)沒有電流通過,二極管截止。在柵極沒有電壓時,由前面分析可知,在源極與漏極之間不會有電流流過,此時場效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)(圖7a)。當(dāng)有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應(yīng)管柵極上時,由于電場的作用,此時N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋,使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導(dǎo)體中,從而形成電流,使源極和漏極之間導(dǎo)通??梢韵胂駷閮蓚€N型半導(dǎo)體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁,該橋的大小由柵壓的大小決定。使用場效應(yīng)管時需要注意靜電放電問題,避免對器件造成損壞。肇慶單極型場效應(yīng)管測量方法
場效應(yīng)管的表示特性是輸入電阻高、輸入電容小、開關(guān)速度快和功耗低。徐州半導(dǎo)體場效應(yīng)管尺寸
MOS管參數(shù):功率MOSFET的一定較大額定值:注①:漏源較大電壓VDSS,可視為反向施加在體二極管兩端的電壓值,故只有一個方向。注②:柵源較大電壓VGSS,即施加在柵極電極與源極電極之間的電壓,由于柵極與P型半導(dǎo)體襯底中加了SiO2絕緣層,只要電壓一定值超過絕緣層耐壓均會擊穿,故有兩個方向“±”。注③:漏級較大電流ID與體二極管流過的反向漏級較大電流IDR(或稱為IS)一般規(guī)格書中數(shù)值一致,均為流過N型半導(dǎo)體與P型半導(dǎo)體襯底形成的PN結(jié)的較大電流。注④:ID(pulse)需要看施加電流的脈沖寬度,脈寬不一致的不能沿用規(guī)格書數(shù)據(jù)。注⑤:雪崩電流IAP同樣需要關(guān)注脈沖寬度。徐州半導(dǎo)體場效應(yīng)管尺寸