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场效应管工作原理及特点和作用

发表时间:2024-04-22
来源:网络整理
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场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电因此称为双极型晶体管FET仅是由多数载流子参与导电它与双极型相反也称为单极型晶体管。

一、MOS场效应管

MOS场效应管分N沟道管和P沟道管。通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。金誉半导体之前提过,它是根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=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。耗尽型则是指,当VGS=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。

、场效应管的工作原理

场效应管主要由三个区域组成:栅极(Gate)、漏极(Drain)和源极(Source)。在正常工作状态下,栅极电压控制着源极和漏极之间的电流,从而实现对场效应管的控制。

当栅极电压低于阈值电压(Threshold Voltage)时,栅极与沟道之间没有导电通道,电子不能从漏极流向源极,场效应管处于截止状态,相当于一个绝缘体。

当栅极电压高于阈值电压时,栅极与沟道之间形成导电通道,电子可以沿着沟道从漏极流向源极。此时,源极附近的载流子浓度增加,形成一个导电区域,称为反型层(N型或P型)。

随着源极电压的进一步升高,反型层的宽度会增大,同时沟道中的电子浓度也会增加。这样,更多的电子可以从漏极流向源极,形成导电通道。当源极电压达到一定值时,沟道中的电子浓度足够大,使得整个沟道都变成导电状态。

当栅极电压为0V时,由于栅极与沟道之间的绝缘层消失,沟道中的电子可以在漏极和源极之间自由流动。这意味着场效应管处于导通状态。

N沟道为例,它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+,再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通,二者总保持等电位。符号中的前头方向是从外向电,表示从P型材料(衬底)指身N型沟道。当漏接电源正极,源极接电源负极并使VGS=0时,沟道电流(即漏极电流)ID=0。随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子,形成从漏极到源极的N型沟道,当VGS大于管子的开启电压VTN(一般约为+2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID。

、场效应管的作用

  1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。

  2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

  3、场效应管可以用作可变电阻。

  4、场效应管可以方便地用作恒流源。

  5、场效应管可以用作电子开关。

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