以N溝道為例,它是在P型硅襯底上制成兩個(gè)高摻雜濃度的源擴(kuò)散區(qū)N+和漏擴(kuò)散區(qū)N+,再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內(nèi)部連通,二者總保持等電位。當(dāng)漏接電源正極,源極接電源負(fù)極并使VGS=0時(shí),溝道電流(即漏極電流)ID=0。隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,在兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)之間就感應(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子,形成從漏極到源極的N型溝道,當(dāng)VGS大于管子的開(kāi)啟電壓VTN(一般約為+2V)時(shí),N溝道管開(kāi)始導(dǎo)通,形成漏極電流ID。場(chǎng)效應(yīng)晶體管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分別發(fā)明,但是實(shí)用的器件一直到1952年才被制造出來(lái)(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,Junction-FET,JFET)。1960年Dawan Kahng發(fā)明了金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET),從而大部分代替了JFET,對(duì)電子行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。場(chǎng)效應(yīng)管在高頻電路中表現(xiàn)出色,能夠保持較低的失真和較高的效率。蘇州場(chǎng)效應(yīng)管批發(fā)
馬達(dá)控制應(yīng)用馬達(dá)控制應(yīng)用是功率MOSFET大有用武之地的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。典型的半橋式控制電路采用2個(gè)MOSFET (全橋式則采用4個(gè)),但這兩個(gè)MOSFET的關(guān)斷時(shí)間(死區(qū)時(shí)間)相等。對(duì)于這類應(yīng)用,反向恢復(fù)時(shí)間(trr) 非常重要。在控制電感式負(fù)載(比如馬達(dá)繞組)時(shí),控制電路把橋式電路中的MOSFET切換到關(guān)斷狀態(tài),此時(shí)橋式電路中的另一個(gè)開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)MOSFET中的體二極管臨時(shí)反向傳導(dǎo)電流。于是,電流重新循環(huán),繼續(xù)為馬達(dá)供電。當(dāng)頭一個(gè)MOSFET再次導(dǎo)通時(shí),另一個(gè)MOSFET二極管中存儲(chǔ)的電荷必須被移除,通過(guò)頭一個(gè)MOSFET放電,而這是一種能量的損耗,故trr 越短,這種損耗越小。珠海MOS場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)在使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),應(yīng)避免過(guò)流和過(guò)壓情況,以免損壞器件或影響電路性能。
場(chǎng)效應(yīng)管的分類:場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)因有兩個(gè)PN結(jié)而得名,絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(JGFET)則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。它們由多數(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。我們常說(shuō)的MOS管就是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中的一種,它也是應(yīng)用較普遍的一種,所以這一節(jié)接下的內(nèi)容我們主要通過(guò)介紹MOS管來(lái)了解場(chǎng)效應(yīng)晶體管。MOSFET有分為增強(qiáng)型和耗盡型兩大類,增強(qiáng)型和耗盡型每一類又有NMOS和PMOS,和三極管中的PNP和NPN類似。
絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管:1、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)的分類:絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管也有兩種結(jié)構(gòu)形式,它們是N溝道型和P溝道型。無(wú)論是什么溝道,它們又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。2、它是由金屬、氧化物和半導(dǎo)體所組成,所以又稱為金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管,簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。3、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理(以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管為例)它是利用UGS來(lái)控制“感應(yīng)電荷”的多少,以改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況,然后達(dá)到控制漏極電流的目的。在制造管子時(shí),通過(guò)工藝使絕緣層中出現(xiàn)大量正離子,故在交界面的另一側(cè)能感應(yīng)出較多的負(fù)電荷,這些負(fù)電荷把高滲雜質(zhì)的N區(qū)接通,形成了導(dǎo)電溝道,即使在VGS=0時(shí)也有較大的漏極電流ID。當(dāng)柵極電壓改變時(shí),溝道內(nèi)被感應(yīng)的電荷量也改變,導(dǎo)電溝道的寬窄也隨之而變,因而漏極電流ID隨著柵極電壓的變化而變化。場(chǎng)效應(yīng)管雖然體積小,但在現(xiàn)代電子技術(shù)中的作用不可忽視。
在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接負(fù)極)時(shí),二極管導(dǎo)通,其PN結(jié)有電流通過(guò)。這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí),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(dòng),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(shí),這時(shí)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(dòng),其PN結(jié)沒(méi)有電流通過(guò),二極管截止。在柵極沒(méi)有電壓時(shí),由前面分析可知,在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過(guò),此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)(圖7a)。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí),由于電場(chǎng)的作用,此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來(lái)而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋,使得電子聚集在兩個(gè)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。可以想像為兩個(gè)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。JFET常用于低頻放大電路、高輸入阻抗的場(chǎng)合。佛山金屬場(chǎng)效應(yīng)管加工
場(chǎng)效應(yīng)管還可以用于設(shè)計(jì)溫度傳感器、微波探測(cè)器和光電探測(cè)器等電子器件。蘇州場(chǎng)效應(yīng)管批發(fā)
場(chǎng)效應(yīng)管工作原理用一句話說(shuō),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(shuō),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(guò)渡層的擴(kuò)展因?yàn)椴缓艽?,根?jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng),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(dòng)。從門(mén)極向漏極擴(kuò)展的過(guò)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(guò)渡層將溝道的一部分阻擋,并不是電流被切斷。蘇州場(chǎng)效應(yīng)管批發(fā)