模擬電子電路基礎--場效應管解析-KIA MOS管

模擬電子電路基礎--場效應管

場效應管，是電壓控制器件，不吸收信號源電流，不消耗信號源功率，輸入阻抗高，溫度特性好，抗干擾能力強，便于集成。

JFET利用耗盡區(qū)的寬度改變導電溝道的寬窄來控制漏極電流；MOSFET則利用半導體表面的電場效應，由感應電荷的多少改變導電溝道來控制電流。

結型場效應管的分類：N溝道，P溝道。結型場效應管的工作原理（N溝道）：加上反向電壓UDS，則源極和漏極之間形成電流ID，通過改變UGS，就可以改變兩個PN結阻擋層的寬度，這樣就改變了溝道電阻，于是改變了漏極電流ID。

（1）柵源間電壓VGS對ID的控制

綠色部分為耗盡層，當漏源間短路，柵源間外加負向電壓ＶGS時，結型場效應管中的兩個PN結均處反偏狀態(tài)。如圖（b）所示。

隨著VGS負向增大，加在PN結上的反向偏置電壓增大，則耗盡層加寬。由于N溝道摻雜濃度較低，故耗盡層主要集中在溝道一側。耗盡層加寬，使得溝道變窄，溝道電阻增大，如圖（b）所示。

當VGS負向增大到某一值后，結兩側的耗盡層向內擴展到彼此相遇，溝道被完全夾斷，此時漏源間的電阻將趨于無窮大，如圖（c）所示。相應于此時的漏源間電壓VGS稱為夾斷電壓，用VGS(off)表示。

（2）漏源電壓ＶDS對溝道的影響

當VGS>VGS(off)且為某一定值，如果在漏源間加上正向電壓VDS，VDS將在溝道中產生自漏極指向源極的電場，該電場使得N溝道中的多數(shù)載流子電子沿著溝道從源極漂移到漏極形成漏極電流ID。

由于導電溝道存在電阻，ID流經溝道產生壓降，使得溝道中各點的電位不再相等，結果使耗盡區(qū)從漏極到源極逐漸變窄，呈楔形分布，如圖（a）所示。

隨著VDS的增大，ID增大，溝道不等寬的現(xiàn)象變得明顯，當VDS增大到某一值時，近漏端的兩個耗盡區(qū)相遇，這種情況稱為預夾斷，如圖（b）所示。

繼續(xù)增大VDS，夾斷點將向源極方向延伸，近漏端出現(xiàn)夾斷區(qū)，如圖（c）所示。

由于柵極到夾斷點A之間的反向電壓VGA不變，恒為VGS(off)，因此夾斷點到源極之間的電壓也就恒為VGS-VGS(off)，而VDS的增加部分將全部加在漏極與夾斷點之間的夾斷區(qū)上，形成較強的電場。

在這種情況下，從漏極向夾斷點行進的多子自由電子，一旦到達夾斷點就會被夾斷區(qū)的電場漂移到漏極，形成漏極電流。

一般情況下，夾斷區(qū)僅占溝道長度的很小部分，因此VDS的增大而引起夾斷點的移動可忽略，夾斷點到源極間的溝道長度可以認為近似不變，同時，夾斷點到源極間的電壓又為一定值，所以可近似認為ID是不隨VDS而變化的恒值。

結型場效應管的特性曲線

絕緣柵型場效應管（MOSFET）

絕緣柵型場效應管的分類：N溝道，P溝道，增強型，耗盡型。增強型MOS場效應管的工作原理（N溝道）

增強型MOS場效應管的輸出特性曲線（N溝道）

VGS(th) 是DS短接時，MOS管形成導電溝道的開啟電壓。

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