场效应管
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场效应管原理场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件,是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。
有N沟道器件和P沟道器件。
有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。
IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)。
1.1 1.1.1MOS场效应管MOS场效应管有增强型(Enhancement MOS 或EMOS)和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS)两大类,每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。
场效应管有三个电极:D(Drain) 称为漏极,相当双极型三极管的集电极;G(Gate) 称为栅极,相当于双极型三极管的基极;S(Source) 称为源极,相当于双极型三极管的发射极。
增强型MOS(EMOS)场效应管一、工作原理1.沟道形成原理当VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。
当栅极加有电压时,若0<VGS<VGS(th)时,通过栅极和衬底间的电容作用,将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥,出现了一薄层负离子的耗尽层。
耗尽层中的少子将向表层运动,但数量有限,不足以形成沟道,所以仍然不足以形成漏极电流ID。
进一步增加VGS,当VGS>VGS(th)时(VGS(th) 称为开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。
如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。
在栅极下方形成的导电沟1线性电子电路教案道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层(inversion layer)。
随着VGS的继续增加,ID将不断增加。
1.4 场效应三极管(JFET )场效应三极管参与导电的有一种极性的载流子:多子,因此叫单极型三极管,又因这种管子是利用电场效应来控制电流的,所以又称为场效应三极管,它是一种电压控制器件,通过栅源电压GS u 来控制漏极电流D i ,在放大区,D i 的值主要取决于GS u ,而基本上与u DS 无关,常常通过跨导 来描述双极型三极管的放大作用;因场效应管只有多子参与导电,且多子的浓度不易受温度光照等环境影响,所以与双极型三极管相比,噪声小,不易受外界温度和辐射影响;场效应管因D 极与S 极PN 结反偏,输入电阻很高,栅极几乎不摄取电流,因此输入电阻很大,结型场效应管一般在107Ω以上,MOS 场效应管则高达1010Ω。
双极型三极管参与导电的有两种极性的载流子:多子和少子。
场效应管根据结构和工作原理不同可分为两大类,一类是结型场效应管,另一类是绝缘栅型场效应管。
它们都只有一种载流子(多子)参与导电,所以场效应管被称为单极型器件。
结型场效应管1.4.1结型场效应管的结构结型场效应管(Junction Field Effect Transistor)简称JFET ,有N 沟道JFET 和P 沟道JFET 之分。
图给出了JFET 的结构示意图及其表示符号。
N(P)沟道JFET ,是在一根N (P )型半导体棒两侧通过高浓度扩散制造两个重掺杂P +型(N +)区,则在P +(N +)区和N (P )区的交界处形成两个PN 结,将两个P +(N +)区接在一起引出一个电极,称为栅极(Gate),在两个PN 结之间的N (P )型半导体构成导电沟道,一端引出源极,另一端引出漏极(源极和漏极可以互换)。
在源极和漏极两个电极间加上一定电压,便在沟道中形成电场,在此电场作用下,形成由多数载流子——自由电子产生的漂移电流。
将电子发源端称为源极(Source),接收端称为漏极(Drain)。
根据导电沟道的不同,分为N 沟道结型场效应管(其导电沟道是N 型) 和P 沟道结型场效应管(其导电沟道是P 型)1.4.2结型场效应管的原理(N 沟道结型场效应管的U GS 与P 沟道结型场效应管的U GS 方向相反) 1、U GS 对I D 的控制作用在G 极和S 极之间加上反向电压U GS ,使G 极和导电沟道之间的两个PN 结反向偏置,就可以通过改变U GS 大小来改变耗尽层的宽度。
什么是场效应管场效应管(Field Effect Transistor,简称FET)是一种用于电子设备中的半导体器件。
场效应管利用静电场控制电流流动,其工作原理与晶体管相似。
本文将介绍场效应管的定义、工作原理、类型以及应用领域。
定义:场效应管是一种三极管,由栅极(Gate)、源极(Source)和漏极(Drain)组成。
其中,栅极是控制电流的电极,源极是电流进入管子的电极,漏极是电流从管子流出的电极。
工作原理:场效应管的工作原理基于氧化物半导体场效应。
在FET内部,栅极和基底之间存在一层绝缘氧化物。
当栅极上施加电压时,电压在绝缘氧化物上产生电场,控制了栅极和基底之间的电流。
根据电压的极性和大小,场效应管可以分为两种类型:1. N沟道型场效应管(N-channel FET):N沟道型FET的基底为P型半导体,漏极和源极之间存在一个N型的沟道。
当栅极电压为正值时,电场将吸引阳极中电子,导致电子从源极流向漏极,形成电流。
2. P沟道型场效应管(P-channel FET):P沟道型FET的基底为N型半导体,漏极和源极之间存在一个P型的沟道。
当栅极电压为负值时,电场将吸引阴极中的空穴,导致空穴从源极流向漏极,形成电流。
应用领域:场效应管在电子设备中有广泛的应用,包括:1. 放大器:场效应管可以作为放大器,放大小信号电压或电流,用于音频放大、射频放大等应用。
2. 开关:场效应管可以作为开关,控制电流的通断。
例如,在数字逻辑电路中,场效应管可用于构建数字逻辑门电路。
3. 电源稳定器:场效应管可用于构建电源稳定器,保持电源输出的稳定性,用于电子设备的供电。
4. 数模转换器:场效应管可以将模拟信号转换为数字信号,用于模数转换器中的采样和保持电路。
总结:场效应管是一种重要的半导体器件,通过控制电场实现电流控制。
它具有放大器、开关、电源稳定器等多种应用,广泛用于电子设备和电路中。
了解场效应管的工作原理和应用,有助于理解电子技术中的基本原理和电路设计。