MOSFET
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MOSFET讲解MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小,且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。
下面的介绍中,也多以NMOS为主。
MOSFET有两大类型:N沟道和P沟道。
在功率系统中,MOSFET可被看成电气开关。
当在N沟道MOSFET的栅极和源极间加上正电压时,其开关导通。
导通时,电流可经开关从漏极流向源极。
漏极和源极之间存在一个内阻,称为导通电阻RDS(ON)。
必须清楚MOSFET的栅极是个高阻抗端,因此,总是要在栅极加上一个电压。
如果栅极为悬空,器件将不能按设计意图工作,并可能在不恰当的时刻导通或关闭,导致系统产生潜在的功率损耗。
当源极和栅极间的电压为零时,开关关闭,而电流停止通过器件。
虽然这时器件已经关闭,但仍然有微小电流存在,这称之为漏电流,即IDS和小功率MOSFET类似,功率MOSFET也有分为N沟道和P沟道两大类;每个大类又分为增强型和耗尽型两种。
虽然耗尽型较之增强型有不少的优势(请查阅资料,不详述),但实际上大部分功率MOSFET都是增强型的。
(可能因为实际的制作工艺无法达到理论要求吧,看来理论总是跟实际有差距的NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。
但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。
常用于MOSFET的电路符号有很多种变化,最常见的设计是以一条直线代表通道,两条和通道垂直的线代表源极与漏极,左方和通道平行而且较短的线代表栅极,有时也会将代表通道的直线以破折线代替,以区分增强型MOSFET(enhancement mode MOSFET)或是耗尽型MOSFET(depletion mode MOSFET)。
MOSFET1.1 MOSFET概述MOSFET作为电子电路一种很重要的元器件,在主板的开关电源中也有广泛应用。
MOSFET与晶体三极管很类似,不过三极管是通过电流控制电流的器件,而MOSFET是通过电压控制。
金属-氧化层-半导体-场效晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管(field-effect transistor)。
MOSFET和三极管一样有三个极,但名称和三极管不一样,分别是:G(栅极)、S(源极)及D(漏极)。
1.2 MOSFET分类MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET主要是N 沟道增强型。
在主板电路中,常用MOSFET为NMOS管,用作开关电源和电源,在CPU,北桥,内存供电都有用到。
1.3 MOSFET内部结构及基本原理MOSFET内部结构如下图所示。
图 MOSFET内部结构MOSFET用作开关静态特性:MOS管作为开关元件,同样是工作在截止或导通两种状态。
由于MOS管是电决定其工作状态。
如下图为MOS管作为开压控制元件,所以主要由栅源电压uGS关的原理图示。
图 MOS管作为开关的导通和截止状态转移特性和输出特性曲线如下图所示:工作特性如下:u GS<开启电压U T:MOS管工作在截止区,漏源电流i DS基本为0,输出电压u DS≈U DD,MOS管处于“断开”状态。
u GS>开启电压U T:MOS管工作在导通区,漏源电流i DS=U DD/(R D+r DS)。
其中,r DS为MOS管导通时的漏源电阻。
输出电压U DS=U DD·r DS/(R D+r DS),如果r DS<<R D,则u DS≈0V,MOS管处于“导通”状态。
MOS晶体管MOS晶体管的概念金属-氧化层-半导体-场效晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。
MOSFET依照其“通道”的极性不同,可分为n-type与p-type的MOSFET,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。
这个名称前半部分说明了它的结构,后半部分说明了它的工作原理。
从纵向看,MOS晶体管是由栅电极、栅绝缘层和半导体衬底构成的一个三明治结构;从水平方向看,MOS晶体管由源区、沟道区和漏区3个区域构成,沟道区和硅衬底相通,也叫做MOS 晶体管的体区。
一个MOS晶体管有4个引出端:栅极、源极、漏极和体端即衬底。
由于栅极通过二氧化硅绝缘层和其他区域隔离,MOS晶体管又叫做绝缘场效应晶体管。
MOS晶体管还因为其温度稳定性好、集成化时工艺简单,而广泛用于大规模和超大规模集成电路中。
MOS管有N沟道和P沟道两类,但每一类又分为增强型和耗尽型两种,因此MOS管的四种类型为:N沟道增强型管、N沟道耗尽型管,P沟道增强型管和P沟道耗尽型管。
凡栅-源电压U GS为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型管,凡栅-源电压U GS为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型管。
MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC。
MOS器件基于表面感应的原理,是利用垂直的栅压V GS实现对水平I DS的控制。
它是多子(多数载流子)器件。
用跨导描述其放大能力。
MOSFET晶体管的截面图如图1所示在图中,S=Source,G=Gate,D=Drain。
mosfet概念
MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种主要用于电子设备中的三端器件,常用于放大、开关、调节和放大电信号等应用。
它由金属电极、氧化物绝缘层和半导体材料组成。
MOSFET有两种主要类型:N型和P型。
N型MOSFET中,半导体材料是N型,而P型MOSFET中,半导体材料是P型。
这决定了电流的流动方向和特性。
MOSFET的工作原理是通过控制栅极电压来控制源极和漏极之间的电流。
当栅极电压高于临界电压时,MOSFET处于导通状态,电流可以从源极流向漏极。
当栅极电压低于临界电压时,MOSFET处于截止状态,电流无法通过。
MOSFET具有许多优点,例如低功耗、高速度、可靠性好以及尺寸小等。
它在现代电子设备中得到广泛应用,如计算机、通信设备、功率放大器、集成电路等。
总结来说,MOSFET是一种重要的电子器件,通过控制栅极电压来控制源极和漏极之间的电流。
它在电子设备中具有广泛的应用。