半導(dǎo)體技術(shù)知識(shí)-半導(dǎo)體元器件FET場(chǎng)效應(yīng)管分類(lèi)及其技術(shù)詳解-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-12-13
作為和雙極型晶體管三極管對(duì)應(yīng)的一種單極型晶體管就是FET場(chǎng)效應(yīng)管，所謂的場(chǎng)效應(yīng)就是利用電場(chǎng)的效應(yīng)來(lái)控制器件導(dǎo)通。這里場(chǎng)效應(yīng)管也有幾種分類(lèi)：
過(guò)程分析：
1、VDS不變，隨著GS電壓反向增大時(shí)，PN之間的耗盡層增大，意思是由于電場(chǎng)作用導(dǎo)致P區(qū)邊緣聚集更多空穴，這樣中間的溝道越來(lái)越小，最后溝道被夾斷。這個(gè)過(guò)程中DS之間的電阻越來(lái)越大，實(shí)際上是一個(gè)受控于VGS的可變電阻。
2、VGS不變，隨著VDS電壓增大，電流通過(guò)溝道，這樣也導(dǎo)致沿著溝道有電位梯度差，就是每個(gè)點(diǎn)的VGS不一樣了。這樣形成的溝道寬度每個(gè)點(diǎn)都不一樣。因此，VDS增大同時(shí)又會(huì)導(dǎo)致溝道變窄，阻礙電流，但是一定范圍內(nèi)，VDS還是以增大電流為主。
VDS繼續(xù)增大，當(dāng)溝道開(kāi)始夾斷時(shí)，夾斷區(qū)域隨著VDS增大沿著溝道不斷擴(kuò)大，這個(gè)時(shí)候，VDS對(duì)電流的推動(dòng)作用和隨之變大的DS之間電阻對(duì)電流的阻礙作用基本抵消，漏電流處于飽和狀態(tài)，直到溝道完全夾斷。
溝道完全夾斷后，電壓繼續(xù)增大，漏電流也會(huì)增大，最終擊穿損壞。如上面圖中的特性曲線所示 ：
3、如上分析：在夾斷之前為可變電阻區(qū)（放大區(qū)），夾斷中為恒流區(qū)（飽和區(qū)），VGS小于開(kāi)啟電壓時(shí)關(guān)斷（截止區(qū)）。
可以知道VGS越大，VDS的開(kāi)始夾斷電壓就越小，因?yàn)榉聪虻腣GS本來(lái)就是形成耗盡層的電壓動(dòng)力。和不斷增大的VDS同向。
1、溝道在半導(dǎo)體內(nèi)部，噪聲極小。知道這一點(diǎn)就夠了，看一些精密運(yùn)放設(shè)計(jì)就明白了所謂的前級(jí)輸入為JFET的優(yōu)勢(shì)。
為了進(jìn)一步提高輸入阻抗，輸入級(jí)柵極采用了Sio2和鋁。這樣完全絕緣可以使得輸入阻抗高達(dá)10的15次方歐姆，這樣功耗也會(huì)更低。
NMOS的結(jié)構(gòu)就是在P型襯底上擴(kuò)散形成兩個(gè)N型區(qū)，這樣在表面形成導(dǎo)電溝道。MOS管里所有的PN結(jié)必須 保證反偏，因此，在以P型為襯底的NMOS管結(jié)構(gòu)中，襯底接地GND，而PMOS的襯底必須接電源VCC。
過(guò)程分析：
1、類(lèi)似于上面的JFET，VGS正向增大時(shí)，VGS>VTH, 在Sio2表面開(kāi)始聚集電子，逐漸形成N型的溝道。這時(shí)MOS管類(lèi)似一個(gè)受控于VGS的可變電阻.VDS=0時(shí)形成的是電位均勻的導(dǎo)電溝道。
2、當(dāng)VGS>VTH，且VDS
3、當(dāng)VGS>VTH，且VDS>VGS-VTH時(shí),這時(shí)由于VDS過(guò)大，造成靠近D端的溝道開(kāi)始被夾斷了，因?yàn)閂GS和VDS在溝道上的電場(chǎng)作用是相反的。夾斷點(diǎn)慢慢右移，參考JFET溝道，此時(shí)電流基本恒定，處于飽和區(qū)。
4、VDS繼續(xù)增大的話就會(huì)造成MOS管擊穿，MOS的擊穿有幾種可能：
（1）VDS足夠大，漏極D和襯底之間的反偏二極管雪崩擊穿。
（2）DS之間擊穿，穿通擊穿。
（3）最容易擊穿的是柵極，很薄的Sio2層，因此必須加以保護(hù)，不使用時(shí)接電位處理。
耗盡型MOS：
耗盡型MOS的特點(diǎn)就是VGS為負(fù)壓時(shí)導(dǎo)通，實(shí)際應(yīng)用中太少，就不說(shuō)了。
MOS管放大電路：
MOS管的放大電路參考與三極管，同樣也分為共源極、共柵極、共漏極放大器。然后提供偏壓讓MOS管工作在線性區(qū)。
這里介紹一下用作大功率器件的MOS管，因?yàn)槟壳霸诠β蕬?yīng)用領(lǐng)域相關(guān)器件種類(lèi)很多。
作為功率和非功率型MOSFET在結(jié)構(gòu)上是有很大區(qū)別的：
功率MOS的基本結(jié)構(gòu)DMOS：雙擴(kuò)散型MOS。
D和S極面對(duì)面，耐壓值高。
以NMOS管IRF530N為例
在不同應(yīng)用條件下我們關(guān)注的參數(shù)還是差別蠻大的。
1、IDS：工作電流，大功率應(yīng)用時(shí)要保證余量。
2、PD：功率。
3、VGS：柵極電壓，不能過(guò)大擊穿。
4、VTH:柵極開(kāi)啟電壓，一般在幾V。
5、RDS(on):導(dǎo)通電阻，決定了DS之間的壓降，越小越好，一般在幾十毫歐。
6、IGSS:柵極漏電流。
7、IDSS：源漏之間漏電流，在一些小電流應(yīng)用中要特別注意漏電流參數(shù)的影響。
8、Cgs:柵極電容，決定了開(kāi)啟速度。
9、Gm:低頻跨導(dǎo)，反應(yīng)VGS對(duì)電流的控制能力，在放大應(yīng)用中注意。
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