場效�(yīng)晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應(yīng)�,也分為�(jié)型和絕緣柵型 , 但通常主要指絕緣柵型中� MOS � , 簡稱功率 MOSFET。結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感�(yīng)晶體�。其特點(diǎn)是用柵極電壓來控制漏極電�,驅(qū)�(dòng)電路簡單,需要的 �(qū)�(dòng)功率�,開�(guān)速度�,工作頻率高,熱�(wěn)定性優(yōu)� GTR ,但其電流容量小,耐壓�,一般只適用于功 率不超過 10kW 的電力電子裝��
場效�(yīng)晶體�分結(jié)�、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)因有兩�(gè)PN�(jié)而得�,絕緣柵型場效應(yīng)管(JGFET)則因柵極與其它電極完全絕緣而得�。目前在絕緣柵型場效�(yīng)管中,應(yīng)用最為廣泛的是MOS場效�(yīng)�,簡稱MOS管(即金�-氧化�-半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET�;此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場效�(yīng)�,以及最近剛問世的πMOS場效�(yīng)�、VMOS功率模塊等�
按溝道半�(dǎo)體材料的不同,結(jié)型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導(dǎo)電方式來劃分,場效應(yīng)管又可分成耗盡型與增強(qiáng)型。結(jié)型場效應(yīng)管均為耗盡�,絕緣柵型場效應(yīng)管既有耗盡型的,也有增�(qiáng)型的�
場效�(yīng)晶體管可分為�(jié)場效�(yīng)晶體管和MOS場效�(yīng)晶體�。而MOS場效�(yīng)晶體管又分為N溝耗盡型和增強(qiáng)�;P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類�
場效�(yīng)晶體管的參數(shù)很多,包括直流參�(shù)、交流參�(shù)和極限參�(shù),但一般使用時(shí)�(guān)注以下主要參�(shù)�
1、I DSS - 飽和漏源電流。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效�(yīng)管中,柵極電壓U GS=0�(shí)的漏源電流�
2、UP - 夾斷電壓。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效�(yīng)管中,使漏源間剛截止�(shí)的柵極電壓�
3、UT - 開啟電壓。是指增�(qiáng)型絕緣柵場效管中,使漏源間剛�(dǎo)通時(shí)的柵極電��
4、gM - 跨導(dǎo)。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�。gM 是衡量場效應(yīng)管放大能力的重要參數(shù)�
5、BUDS - 漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時(shí),場效應(yīng)管正常工作所能承受的漏源電壓。這是一�(xiàng)極限參數(shù),加在場效應(yīng)管上的工作電壓必須小于BUDS�
6、PDSM - 耗散功率。也是一�(xiàng)極限參數(shù),是指場效應(yīng)管性能不變壞時(shí)所允許的漏源耗散功率。使用時(shí),場效應(yīng)管實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM并留有一定余��
7、IDSM - 漏源電流。是一�(xiàng)極限參數(shù),是指場效應(yīng)管正常工作時(shí),漏源間所允許通過的電流。場效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過IDSM
1、結(jié)型場效應(yīng)管的管腳�(shí)別:
場效�(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極,源極和漏極分別對�(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬用表置于R×1k�,用兩表筆分別測量每兩�(gè)管腳間的正、反向電�。當(dāng)某兩�(gè)管腳間的�、反向電阻相�,均為數(shù)KΩ�(shí),則這兩�(gè)管腳為漏極D和源極S(可互換�,余下的一�(gè)管腳即為柵極G。對于有4�(gè)管腳的結(jié)型場效應(yīng)�,另外一極是屏蔽極(使用中接地)�
2、判定柵極用萬用表黑表筆碰觸管子的一�(gè)電極,紅表筆分別碰觸另外兩�(gè)電極。若兩次測出的阻值都很小,說明均是正向電�,該管屬于N溝道場效�(yīng)�,黑表筆接的也是柵極�
制造工藝決定了場效�(yīng)管的源極和漏極是對稱的,可以互換使用,并不影響電路的正常工作,所以不必加以區(qū)�。源極與漏極間的電阻約為幾千歐�
注意不能用此法判定絕緣柵型場效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高,柵源間的極間電容又很小,測量時(shí)只要有少量的電荷,就可在極間電容上形成很高的電壓,容易將管子損壞�
3、估測場效應(yīng)管的放大能力將萬用表撥到R×100�,紅表筆接源極S,黑表筆接漏極D,相�(dāng)于給場效�(yīng)管加�1.5V的電源電壓。這時(shí)表針指示出的是D-S極間電阻�。然后用手指捏柵極G,將人體的感�(yīng)電壓作為輸入信號(hào)加到柵極�。由于管子的放大作用,UDS和ID都將�(fā)生變�,也相當(dāng)于D-S極間電阻�(fā)生變�,可觀察到表針有較大幅度的擺動(dòng)。如果手捏柵極時(shí)表針擺動(dòng)很小,說明管子的放大能力較弱;若表針不動(dòng),說明管子已�(jīng)損壞�
由于人體感應(yīng)�50Hz交流電壓較高,而不同的場效�(yīng)管用電阻檔測量時(shí)的工作點(diǎn)可能不同,因此用手捏柵極�(shí)表針可能向右擺動(dòng),也可能向左擺動(dòng)。少�(shù)的管子RDS減小,使表針向右擺動(dòng),多�(shù)管子的RDS增大,表針向左擺�(dòng)。無論表針的擺動(dòng)方向如何,只要能有明顯地?cái)[�(dòng),就說明管子具有放大能力�
本方法也適用于測MOS�。為了保�(hù)MOS場效�(yīng)�,必須用手握住螺釘旋具絕緣柄,用金屬桿去碰柵極,以防止人體感�(yīng)電荷直接加到柵極�,將管子損壞�
MOS管每次測量完畢,G-S�(jié)電容上會(huì)充有少量電荷,建立起電壓UGS,再接著測時(shí)表針可能不動(dòng),此�(shí)將G-S極間短路一下即��
場效�(yīng)管它可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道�,PNP型也叫P溝道型。對于N溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半�(dǎo)體上,同樣對于P溝道的場效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半�(dǎo)體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對于場效�(yīng)管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱電場)控制,可以認(rèn)為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗,同�(shí)這也是我們稱之為場效�(yīng)管的原因�
為解釋MOS場效�(yīng)管的工作原理,我們先了解一下僅含有一�(gè)P-N�(jié)的二極管的工作過�。如�6所�,我們知道在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接�(fù)極)�(shí),二極管�(dǎo)�,其PN�(jié)有電流通過。這是�?yàn)樵赑型半�(dǎo)體端為正電壓�(shí),N型半�(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半�(dǎo)體端,而P型半�(dǎo)體端�(nèi)的正電子則朝N型半�(dǎo)體端�(yùn)�(dòng),從而形成導(dǎo)通電�。同�,當(dāng)二極管加上反向電壓(P端接�(fù)�,N端接正極)時(shí),這時(shí)在P型半�(dǎo)體端為負(fù)電壓,正電子被聚集在P型半�(dǎo)體端,負(fù)電子則聚集在N型半�(dǎo)體端,電子不移動(dòng),其PN�(jié)沒有電流通過,二極管截止�
對于場效�(yīng)�,在柵極沒有電壓�(shí),由前面分析可知,在源極與漏極之間不�(huì)有電流流過,此時(shí)場效�(yīng)管處與截�?fàn)顟B(tài)。當(dāng)有一�(gè)正電壓加在N溝道的MOS 場效�(yīng)管柵極上�(shí),由于電場的作用,此�(shí)N型半�(dǎo)體的源極和漏極的�(fù)電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻�,使得電子聚集在兩�(gè)N溝道之間的P型半�(dǎo)體中,從而形成電�,使源極和漏極之間導(dǎo)�。我們也可以想像為兩�(gè)N型半�(dǎo)體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋�,該橋的大小由柵壓的大小決定�
場效�(yīng)管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元�。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下,應(yīng)選用場效�(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低,又允許從信�(hào)源取較多電流的條件下,應(yīng)選用晶體��
場效�(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電,所以稱之為單極型器�,而晶體管是即有多�(shù)載流�,也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電,被稱之為雙極型器��
有些場效�(yīng)管的源極和漏極可以互換使�,柵壓也可正可負(fù),靈活性比晶體管好。能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效�(yīng)管集成在一塊硅片上,因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的�(yīng)��