場效應管的基礎知識2
一、場效應管工作原理
場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件,具有輸入電阻高(108~109Ω)、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點,現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
1、場效應管的分類
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全絕緣而得名。目前在絕緣柵型場效應管中,應用最為廣泛的是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。
按溝道半導體材料的不同,結型和絕緣柵型又分n溝道和P溝道兩種。若按導電方式來劃分,場效應管又可分成耗盡型與增強型。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,也有增強型的。
二、. 場效應管的特征:
(a) JFET的概念圖
b) JFET的符號 三、場效應三極管的型號命名方法 四、場效應管的參數
圖1? JFET的概念圖、符號
圖1(b)門極的箭頭指向為p指向 n方向,分別表示內向為n溝道JFET,外向為p溝道JFET。
???? 圖1(a)表示n溝道JFET的特性例。以此圖為基礎看看JFET的電氣特性的特點。
首先,門極-源極間電壓以0V時考慮(VGS =0)。在此狀態下漏極-源極間電壓VDS 從0V增加,漏電流ID幾乎與VDS 成比例增加,將此區域稱為非飽和區。VDS 達到某值以上漏電流ID 的變化變小,幾乎達到一定值。此時的ID 稱為飽和漏電流(有時也稱漏電流用IDSS 表示。與此IDSS 對應的VDS 稱為夾斷電壓VP ,此區域稱為飽和區。
?? 其次在漏極-源極間加一定的電壓VDS (例如0.8V),VGS 值從0開始向負方向增加,ID 的值從IDSS 開始慢慢地減少,對某VGS 值ID =0。將此時的VGS 稱為門極-源極間遮斷電壓或者截止電壓,用VGS (off)示。n溝道JFET的情況則VGS (off) 值帶有負的符號,測量實際的JFET對應ID =0的VGS 因為很困難,在放大器使用的小信號JFET時,將達到ID =0.1-10μA 的VGS 定義為VGS (off) 的情況多些。
現行有兩種命名方法。第一種命名方法與雙極型三極管相同,第三位字母J代表結型場效應管,O代表絕緣柵場效應管。第二位字母代表 材料,D是P型硅,反型層是N溝道;C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結型N溝道場效應三極管,3DO6C 是絕緣柵型N溝道場效應三極管。
第二種命名方法是CS××#,CS代表場效應管,××以數字代表型號的序號,#用字母代表同一型號中的不同規格。例如CS14A、CS45G等。
場效應管的參數很多,包括直流參數、交流參數和極限參數,但一般使用時關注以下主要參數:
(1)、I DSS — 飽和漏源電流。是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中,柵極電壓U GS=0時的漏源電流。
(2)、UP — 夾斷電壓。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。
(3)、UT — 開啟電壓。是指增強型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓。
(4)、gM — 跨導。是表示柵源電壓U GS — 對漏極電流I D的控制能力,即漏極電流I D變化量與柵源電壓UGS變化量的比值。gM 是衡量場效應管放大能力的重要參數。
(5)、BUDS — 漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時,場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數,加在場效應管上的工作電壓必須小于BUDS。
(6)、PDSM — 最大耗散功率。也是一項極限參數,是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。使用時,場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余量。
(7)、IDSM — 最大漏源電流。是一項極限參數,是指場效應管正常工作時,漏源間所允許通過的最大電流。場效應管的工作電流不應超過IDSM