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[弱电] 绝缘栅场效应管(MOSFET)的全面解读

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发表于 2020-10-20 09:23:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
下面我们再说说绝缘栅场效应管(MOSFET),我们又称为MOS管。这种MOS管和结型场效应管有类似的地方,那就是它也有两种类型,一种是N沟道的MOS管,另一种是P沟道的MOS管,按电极数来分也有栅极G、漏极D和源极S三个电极。对比结型场效应管JFET来说,绝缘栅场效应管(MOSFET)是利用半导体表面的电场效应来工作的,从这个方面讲我们也可以叫它“表面场效应管”。我们从它的内部结构可以知道,MOS管的栅极G是处于绝缘状态的,因此MOS的等效输入电阻会更高,要比结型场效应管高出上百万欧姆的电阻,其结构如下图所示。

不管是N沟道的还是P沟道的绝缘栅场效应管都可分为耗尽型和增强型两种,我们所说的耗尽型是指当场效应管的栅极电压是零的时候,即Ugs=0V,这时候漏极电流Id是不等于零的。那么增强型是指当场效应管的栅极电压是零的时候,即Ugs=0V,这时候漏极电流Id也等于零。下面我们分别对PMOS和NMOS这两种MOS管进行一个全面的解读。
1、增强型绝缘栅场效应管(MOSFET)
虽然增强型绝缘栅场效应管有N沟道MOS管和P沟道MOS管,但是这兄弟俩的结构和工作过程是很相似的,因此下面我举出我平时用的最多的一种增强型的NMOS管为例来给朋友们做一下说明,N沟道增强型MOS管的结构示意图如下所示。

要使N沟道增强型MOS管工作起来的话首先必须在它的各个极上添加适合的电压才行,也就是说要在栅极G和源极S之间加上一个正电压,也就是说Ugs要大于零并且要有一定的电压值,这时候漏极D和源极S之间才会有电流通过的路径,这个路径我们形象地叫它沟道,通过这个沟道的电流就是Id电流。这个电流是受场效应管的栅极电压控制的。

这也就是说对于增强型的MOS管来说,当栅极电压Ugs是零的时候,漏极D和源极S之间就像断路一样无法通过电流,因此也就没有电流Id了。当栅极电压Ugs加上一定电压值的时候,漏极D和源极S之间就可以通过电流了,并且这个电流值的大小受到栅极电压大小的控制。
2、耗尽型绝缘栅场效应管(MOSFET)
耗尽型的MOS管也有N沟道和P沟道之分,下面我们为了全面说明问题,现在以N沟道耗尽型绝缘栅场效应管为例来说明,由下面的输出特性曲线图可以看到,要使这种类型的管子工作的话就要给它的栅极G加上一个负的电压,这时漏极D和源极S之间就可以有电流通过。如果这个栅极的负电压在一定的负电压区域变化时,那么漏极的电流Id也会变化了。

3、绝缘栅场效应管(MOSFET)的作用
通过我们对MOS管的全面剖析可以知道场效应MOS管是利用电场效应来控制电流大小的,由于这种管子可以制作的很小,结构又很简单,输入电阻又很大,所以它是优先被考虑到用在各种规模的集成电路里的。另外如果做成分立元件的话它也可以用在放大电路中作为信号的放大器件来用。再者由于它可以工作在较高的频率,同时又可以经受住较高的电压冲击,因此可以作为大功率开关管来用,类似电子开关一样。最后在又的场合还可以作为动态的可变电阻使用。

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小白技术

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发表于 2020-10-20 09:23:54 | 显示全部楼层
正在学习中,很好的教材,谢谢啦
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小白技术

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发表于 2020-10-20 09:24:01 | 显示全部楼层
不错,好东西!
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