场效应管(MOS管)
简述:
符号所代表的涵义如图所示。栅极没有电压截止,给栅极施加电压按绿色箭头方向导通
原理:
N型半导体是4价二氧化硅中掺入5价元素,5价元素中的四个外层电子与二氧化硅形成稳定的共价键,从而半导体表现出多一个电子,整体带负电,取Negative首字母N。
P型半导体是在二氧化硅中掺入3价元素,结合后,表现出多一个空穴,整体带正点,取Positive首字母P。
给两个N型半导体接两个金属板作为漏极和源极,上电后相当于两个二极管,所以是截止的
为了导通,在P区加了二氧化硅绝缘层,外面加上金属片形成了栅极,栅极金属板上电后有电场,吸引电子,把P区电子吸引到金属板附近,把空穴赶走,电压越大,吸引的电子越多
吸引电子足够多,形成N型半导体间通道简称N沟道,使得可以导通
特性1:栅极输入阻抗很高,上亿欧级别。因为有绝缘层存在,几乎完全关闭了电子通道。所以输入基本没有电流
特性2:栅极易被静电击穿。因为栅极输入阻抗高,感应电荷很难释放,产生的高压易把绝缘层击穿,使MOS管永久损坏。失去了绝缘层,形成了栅极和源极电流
组成:
MOS管共有3个脚,栅极G,漏极D,源极S。D极和S极之间一般会有一个寄生二极管,所以,MOS管的符号通常是画成下面这样的。
可以看出,无论是N沟道还是P沟道,寄生二极管的方向总是跟箭头的方向是一致的。
通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。在一般使用中,更多是使用N沟道增强型或者P沟道增强型MOS管,耗尽型的管子比较少使用到。
增强型是指:当=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。
耗尽型是指:当=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。
导通条件:
MOS管从中间极输出电压,来控制其他两个极电流,属于电压控制型半导体。导通是不需要电流,只要栅极G和源极S间提供一定的电压 就可以导通。
栅极电压大小决定了漏极流向源极电流大小
对于N沟道增强型的MOS管,当大于一定值时就会导通,这里所说的“一定值”是指开启电压,N沟道增强型(th)一般是 2~4V 之间。
对于P沟道增强型的MOS管,当小于一定值时就会导通,P沟道增强型(th)一般是 -2~-4V 之间。
使用MOS管做电子开关例子:
在MOS管内部结构里,G极与D极、S极实际上是有一层绝缘层二氧化硅进行隔离的,这就相当于存在一个电容器。所以具有寄生电容,如下图所示:
电阻的作用为释放寄生电感的电压
上面电路加入电阻,可以对电容的电压进行及时的释放,这样有利于提高电路的可靠性,可以避免G极没有控制信号时误动作。
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