電路不識MOS管,便稱大師也枉然!

泛著幽灰太空顏色的硅註定要為歷史書寫人類應用技術改變世界的傳奇。

電路不識MOS管,便稱大師也枉然!

因電子管的笨重、耗能、低效和電子產業發展的需要,二戰後對半導體材料硅、鍺的研究達到了一個小高潮。早在1925年,利用電場改變半導體表面導電性的場效應就被發現,利用場效應的半導體放大器件也被髮明,但因材料提純的限制,並沒有實用化,但已經比最早的點接觸型三極管早出現了20多年。1947年底,美國貝爾實驗室的肖克萊博士領導的三人小組製成了最早的晶體三極管,當時僅僅是在鍺晶體表面上固定了兩個金屬絲。1950年,肖克萊才提出PN結構成的更為實用的三極管,1952年,實用的場效應管也被製造出來。1960年,金屬-氧化物場效應管被髮明,隨著工藝的提高,很多場合的作為放大及開關器件的三極管已經被性能更好的金屬-氧化物場效應管(MOS管)所代替了。

電路不識MOS管,便稱大師也枉然!

場效應管的基本結構猶如扳倒的雙極晶體三極管,引出漏極(D)、源極(S),柵極(G),分別對應晶體三極管的集電極、發射極、基極,不過它利用的是單P型或單N型半導體作為主導電通道(溝道),溝道側面設置對向的PN結,PN結的耗盡區會隨著電場強度的不同而加寬或變窄影響溝道的導電截面積,改變溝道的電阻值從而改變電流。其他性質如輸入阻抗高、輸入電流小、噪聲係數小,關啟效率高大家都可以查到,這裡就不多講了。

電路不識MOS管,便稱大師也枉然!

場效應管分為結型(JFET)和絕緣柵(MOSFET)型,再細分又有P溝道、N溝道,耗盡型、增強型,種類繁多,不好理解,但有幾點弄清楚就可以了:1,結型比較簡單,電極從溝道兩端和PN結一端引出;絕緣柵型在柵極和溝道間加了一層二氧化硅絕緣層。2,所謂耗盡型,是利用PN結反向電場形成的耗盡增強區夾斷漏源電流,耗盡區是電子和空穴複合形成的絕緣區域,這個區域會隨柵極電壓的改變而擴大或縮小,當溝道兩側耗盡區交接時,電流通道就會被完全堵塞。耗盡型場效應管的柵極電壓為0時,溝道是導通的,柵極電壓越負,漏源極電流越小。結型(JFET)只有耗盡型。3,所謂增強型,是通過技術手段改造耗盡型後,當柵極電壓為0時,溝道截止,柵極電壓越正,漏源極電流越大。絕緣柵型場效應管既有耗盡型,也有增強型。因增強型絕緣柵場效應管的性能更加優越,電路特性和使用習慣與雙極晶體三極管近似,所以應用逐漸廣泛,耗盡型因柵極需要負電壓,增加電路設計的複雜程度,實際應用逐漸減少。

電路不識MOS管,便稱大師也枉然!

NMOS結構示意(VGS=0時,DS無電流)

增強型絕緣柵場效應管(MOS)分為N溝道型(NMOS)和P溝道型(PMOS)。NMOS多應用於源極接地(低端驅動),柵極電壓(VGS)大於開啟電壓(Vth)時,管子導通,一般VGS達到4伏或10伏就可以了。PMOS多用於源極接電源VCC(高端驅動),VGS小於一定值時開啟,因為工藝、性能及成本較NMOS差,所以應用較少。


分享到:


相關文章: