MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)也叫金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管,簡稱MOS管,是一種場效應(yīng)管。MOSFET成為當(dāng)前最廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體器件,MOS管廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,包括電源、電腦、電視等。前文介紹了MOS管開關(guān)電路設(shè)計(jì)詳解,本文會詳細(xì)的介紹MOSFET場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、主要特性及應(yīng)用等。
MOSFET場效應(yīng)晶體管基本上構(gòu)成有源區(qū)(source)、漏區(qū)(drain)和柵區(qū)(gate)三部分。在N溝道MOSFET中,一個P型襯底(substrate)上,N型沉積形成源區(qū)和漏區(qū),其間沉積絕緣材料(通常是氧化硅)形成柵極。通過改變柵極的電壓來改變溝道中的載流子濃度,從而改變源漏間的電導(dǎo)。
MOS管工作原理,在N溝道MOSFET中,當(dāng)柵極電壓(Vgs)高于閾值電壓(Vth)時,會在源和漏之間形成一個N型導(dǎo)電溝道。在這種情況下,溝道上的電子可以自由的由源極流向漏極,整個器件則由阻斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)源漏電壓足夠大時,即使增加?xùn)艍?,也不再增加源漏電流,此時MOSFET處于飽和狀態(tài)。
MOS管分類,是按溝道材料型和絕緣柵型各分N溝道和P溝道兩種;按導(dǎo)電方式:MOS管又分耗盡型與增強(qiáng)型,所以MOS場效應(yīng)晶體管分為N溝耗盡型和增強(qiáng)型;P溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類:N溝道消耗型、N溝道增強(qiáng)型、P溝道消耗型、P溝道增強(qiáng)型。
高輸入阻抗:MOS管柵電極和源漏區(qū)之間有絕緣層,只有微弱的柵電流,所以MOSFET的輸入阻抗很高,接近于無窮大。
低輸出阻抗:由于MOSFET是電壓控制器件,其源漏間電流可隨輸入電壓的改變而改變,所以其輸出阻抗很小。
恒流性:MOSFET在飽和區(qū)工作時,即使源漏電壓有所變化,其電流也幾乎不變,因此MOSFET具有很好的恒流性。
開關(guān)電路:由于MOSFET具有開關(guān)速度快、功耗小、驅(qū)動電壓低等特性,因此在開關(guān)電路中有廣泛應(yīng)用,尤其在高頻開關(guān)電源中使用。
模擬電路:例如在運(yùn)算放大器中,MOSFET的高輸入阻抗有利于提高運(yùn)放的輸入阻抗。
數(shù)字電路:在具有高集成度的數(shù)字邏輯電路、微處理器、存儲芯片等中,均廣泛使用了MOSFET。
以上是對于MOSFET基本知識的一個初步介紹,MOSFET是一個深度而廣泛的學(xué)問,還有很多深入的知識需要通過專業(yè)書籍和學(xué)習(xí)來理解。
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