MOSFET基本概念知識

• 來源：hth体育官网登录 更新時間：2019-03-27 10:26:41點擊：6次

•         金屬-氧化物半導體(ti) 場效應晶體(ti) 管，簡稱金氧半場效晶體(ti) 管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一種可以廣泛使用在模擬電路與(yu) 數字電路的場效晶體(ti) 管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”（工作載流子）的極性不同，可分為(wei) “N型”與(yu) “P型” 的兩(liang) 種類型，通常又稱為(wei) NMOSFET與(yu) PMOSFET，其他簡稱尚包括NMOS、PMOS等。

  
  

  
  

  一、MOSFET的工作原理

  

  
  

          漏源極間加正電源，柵源極間電壓為(wei) 零。P基區與(yu) N漂移區之間形成的PN結J1反偏，漏源極之間無電流流過。導電：在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會(hui) 有柵極電流流過。但柵極的正電壓會(hui) 將其下麵P區中的空穴推開，而將P區中的少子—電子吸引到柵極下麵的P區表麵當UGS大於(yu) UT（開啟電壓或閾值電壓）時，柵極下P區表麵的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導體(ti) 反型成N型而成為(wei) 反型層，該反型層形成N溝道而使PN結J1消失，漏極和源極導電。功率MOSFET的基本特性靜態特性：

  

  
  

          漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guan) 係稱為(wei) MOSFET的轉移特性，ID較大時，ID與(yu) UGS的關(guan) 係近似線性，曲線的斜率定義(yi) 為(wei) 跨導Gfs。

          MOSFET的漏極伏安特性（輸出特性）：截止區（對應於(yu) GTR的截止區）；飽和區（對應於(yu) GTR的放大區）；非飽和區（對應於(yu) GTR的飽和區）。電力 MOSFET工作在開關(guan) 狀態，即在截止區和非飽和區之間來回轉換。電力MOSFET漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導通。電力 MOSFET的通態電阻具有正溫度係數，對器件並聯時的均流有利。動態特性：

         其測試電路和開關(guan) 過程波形如下圖所示。

  

  
  

  
  

  二、MOSFET的主要參數：

          場效應管的參數很多，包括直流參數、交流參數和極限參數，但一般使用時關(guan) 注以下主要參數：

          1、IDSS—飽和漏源電流。是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓UGS=0時的漏源電流。

  　　2、UP—夾斷電壓。是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中，使漏源間剛截止時的柵極電壓。

  　　3、UT—開啟電壓。是指增強型絕緣柵場效管中，使漏源間剛導通時的柵極電壓。

  　　4、gM—跨導。是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控製能力，即漏極電流ID變化量與(yu) 柵源電壓UGS變化量的比值。gM是衡量場效應管放大能力的重要參數。

  　　5、BUDS—漏源擊穿電壓。是指柵源電壓UGS一定時，場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓。這是一項極限參數，加在場效應管上的工作電壓必須小於(yu) BUDS。

  　　6、PDSM—最大耗散功率。也是一項極限參數，是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率。使用時，場效應管實際功耗應小於(yu) PDSM並留有一定餘(yu) 量。

  　　7、IDSM—最大漏源電流。是一項極限參數，是指場效應管正常工作時，漏源間所允許通過的最大電流。場效應管的工作電流不應超過IDSM 。

   

  
  

  三、MOSFET的應用優(you) 勢

          1、場效應晶體(ti) 管是電壓控製元件，而雙極結型晶體(ti) 管是電流控製元件。在隻允許從(cong) 取較少電流的情況下，應選用場效應管；而在信號電壓較低，又允許從(cong) 信號源取較多電流的條件下，應選用雙極晶體(ti) 管。

          2、有些場效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比雙極晶體(ti) 管好。

          3、場效應管是利用多數載流子導電，所以稱之為(wei) 單極型器件，而雙極結型晶體(ti) 管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電。因此被稱之為(wei) 雙極型器件。

          4、場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的製造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊矽片上，因此場效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用。

          MOSFET在1960年由貝爾實驗室（Bell Lab.）的D. Kahng和 Martin Atalla首次實作成功，這種元件的操作原理和1947年蕭克萊（William Shockley）等人發明的雙載流子結型晶體(ti) 管（Bipolar Junction Transistor,BJT）截然不同，且因為(wei) 製造成本低廉與(yu) 使用麵積較小、高整合度的優(you) 勢，在大型集成電路（Large-Scale Integrated Circuits,LSI）或是超大型集成電路（Very Large-Scale Integrated Circuits,VLSI）的領域裏，重要性遠超過BJT。

          由於(yu) MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳(chuan) 統上應用於(yu) 諸如微處理器、微控製器等數位信號處理的場合上，也有越來越多模擬信號處理的集成電路可以用MOSFET來實現，以下分別介紹這些應用。

  
  

  
  

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