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场效应管(FET)是什么意思

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-09-27 浏览:-

场效应管(FET),场效应管(FET)是什么意思

场效应管和双极晶体管不同,仅以电子或空穴中的一种载子动作的晶体管。按照结构、原理可以分为:

.接合型场效应管

.MOS型场效应管

接合型场效应管(结型FET)

原 ?理

N通道接合型场效应管如图所示,以P型半导体的栅极从两侧夹住N型半导体的结构。将PN接合面上外加反向电压时所产生的空乏区域用于电流控制。

N型结晶区域的两端加上直流电压时,电子从源极流向漏极。电子所通过的通道宽度由从两侧面扩散的P型区域以及加在该区域上的负电压所决定。

加强负的栅极电压时,PN接合部分的空乏区域扩展到通道中,而缩小通道宽度。因此,以栅极电极的电压可以控制源极-漏极之间的电流。

用 途

即使栅极电压为零,也有电流流通,因此用于恒定电流源或因低噪音而用于音频放大器等。

场效应管FET

结型FET的图形记号

场效应管FET

结型FET的动作原理(N通道)

MOS型场效应管

原 ?理 ??

即使是夹住氧化膜(O)的金属(M)与半导体(S)的结构(MOS结构),如果在(M)与半导体(S)之间外加电压的话,也可以产生空乏层。再加上较高的电压时,氧华膜下能积蓄电子或空穴,形成反转层。将其作为开关利用的即为MOSFET。

在动作原理图上,如果栅极电压为零,则PN接合面将断开电流,使得电流在源极、漏极之间不流通。如果在栅极旧外加正电压的话,则P型半导体的空穴将从栅极下的氧化膜-P型半导体的表面被驱逐,而形成空乏层。而且,如果再提高栅极电压的话,电子将被吸引表表面,而形成较薄的N型反转层,由此源杖(N型)和漏极(N型)之间连接,使得电流流通。

用 ?途

因其结构简单、速度快,且栅极驱动简单、具有耐破坏力强等特征,而且使用微细加工技术的话,即可直接提高性能,因此被广泛使用于由LSI的基础器件等高频器件到功率器件(电力控制器件)等的领域中。

场效应管FET

MOS FET的图形记号

场效应管FET

MOS FET的动作原理(N通道)

常用场效用管

1、MOS场效应管

即金属-氧化物-半导体型场效应管,英文缩写为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor

Field-Effect-Transistor),属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻(最

高可达1015Ω)。它也分N沟道管和P沟道管,符号如图1所示。通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、

耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。

耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。

以N沟道为例,它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+,再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通,二者总保持等电

位。图1(a)符号中的前头方向是从外向电,表示从P型材料(衬底)指身N型沟道。当漏接电源正极,源极接电源负极并使VGS=0时,沟道电流(即漏极电

流)ID=0。随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子,形成从漏极到源极的N型沟道,当VGS大于管子的

开启电压VTN(一般约为+2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID。

场效应管FET

国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均为单栅管),4DO1(双栅管)。它们的管脚排列(底视图)见图2。

MOS场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形

成相当高的电压(U=Q/C),将管子损坏。因此了厂时各管脚都绞合在一起,或装在金属箔内,使G极与S极呈等电位,防止积累静电荷。管子不用时,全部引

线也应短接。在测量时应格外小心,并采取相应的防静电感措施。

MOS场效应管的检测方法

(1).准备工作 测量之前,先把人体对地短路后,才能摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通,使人体与大地保持等电位。再把管脚分开,然后拆掉导线。

(2).判定电极

将万用表拨于R×100档,首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大,证明此脚就是栅极G。交换表笔重测量,S-D之间的电阻值应为几百欧至几千

欧,其中阻值较小的那一次,黑表笔接的为D极,红表笔接的是S极。日本生产的3SK系列产品,S极与管壳接通,据此很容易确定S极。

(3).检查放大能力(跨导)

将G极悬空,黑表笔接D极,红表笔接S极,然后用手指触摸G极,表针应有较大的偏转。双栅MOS场效应管有两个栅极G1、G2。为区分之,可用手分别触摸

G1、G2极,其中表针向左侧偏转幅度较大的为G2极。 目前有的MOSFET管在G-S极间增加了保护日博官方网址_日博投注_日博靠谱吗,平时就不需要把各管脚短路了。

MOS场效应晶体管使用注意事项。

MOS场效应晶体管在使用时应注意分类,不能随意互换。MOS场效应晶体管由于输入阻抗高(包括MOS集成电路)极易被静电击穿,使用时应注意以下规则:?

MOS器件出厂时通常装在黑色的导电泡沫塑料袋中,切勿自行随便拿个塑料袋装。也可用细铜线把各个引脚连接在一起,或用锡纸包装?

取出的MOS器件不能在塑料板上滑动,应用金属盘来盛放待用器件。?

焊接用的电烙铁必须良好接地。?

在焊接前应把电路板的电源线与地线短接,再MOS器件焊接完成后在分开。?

MOS器件各引脚的焊接顺序是漏极、源极、栅极。拆机时顺序相反。?

电路板在装机之前,要用接地的线夹子去碰一下机器的各接线端子,再把电路板接上去。?

MOS场效应晶体管的栅极在允许条件下,最好接入保护日博官方网址_日博投注_日博靠谱吗。在检修电路时应注意查证原有的保护日博官方网址_日博投注_日博靠谱吗是否损坏。

2、VMOS场效应管

VMOS场效应管(VMOSFET)简称VMOS管或功率场效应管,其全称为V型槽MOS场效应管。它是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器

件。它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高(≥108W)、驱动电流小(左右0.1μA左右),还具有耐压高(最高可耐压1200V)、工作电流大

(1.5A~100A)、输出功率高(1~250W)、跨导的线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管之优点集于一身,因此在电压

放大器(电压放大倍数可达数千倍)、功率放大器、开关电源和逆变器中正获得广泛应用。

众所周知,传统的MOS场效应管的栅极、源极和漏极大大致处于同一水平面的芯片上,其工作电流基本上是沿水平方向流动。VMOS管则不同,从左下图上可以

看出其两大结构特点:第一,金属栅极采用V型槽结构;第二,具有垂直导电性。由于漏极是从芯片的背面引出,所以ID不是沿芯片水平流动,而是自重掺杂N+

区(源极S)出发,经过P沟道流入轻掺杂N-漂移区,最后垂直向下到达漏极D。电流方向如图中箭头所示,因为流通截面积增大,所以能通过大电流。由于在栅

极与芯片之间有二氧化硅绝缘层,因此它仍属于绝缘栅型MOS场效应管。

国内生产VMOS场效应管的主要厂家有877厂、天津半导体器件四厂、杭州电子管厂等,典型产品有VN401、VN672、VMPT2等。

VMOS场效应管的检测方法

(1).判定栅极G 将万用表拨至R×1k档分别测量三个管脚之间的电阻。若发现某脚与其字两脚的电阻均呈无穷大,并且交换表笔后仍为无穷大,则证明此脚为G极,因为它和另外两个管脚是绝缘的。

(2).判定源极S、漏极D 由图1可见,在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极。用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极。

(3).测量漏-源通态电阻RDS(on)将G-S极短路,选择万用表的R×1档,黑表笔接S极,红表笔接D极,阻值应为几欧至十几欧。

由于测试条件不同,测出的RDS(on)值比手册中给出的典型值要高一些。例如用500型万用表R×1档实测一只IRFPC50型VMOS管,RDS

(on)=3.2W,大于0.58W(典型值)。

(4).检查跨导 将万用表置于R×1k(或R×100)档,红表笔接S极,黑表笔接D极,手持螺丝刀去碰触栅极,表针应有明显偏转,偏转愈大,管子的跨导愈高。

注意事项: ? ? ? ? ?

VMOS管亦分N沟道管与P沟道管,但绝大多数产品属于N沟道管。对于P沟道管,测量时应交换表笔的位置。?

有少数VMOS管在G-S之间并有保护日博官方网址_日博投注_日博靠谱吗,本检测方法中的1、2项不再适用。?

目前市场上还有一种VMOS管功率模块,专供交流电机调速器、逆变器使用。例如美国IR公司生产的IRFT001型模块,内部有N沟道、P沟道管各三只,构成三相桥式结构。?

现在市售VNF系列(N沟道)产品,是美国Supertex公司生产的超高频功率场效应管,其最高工作频率fp=120MHz,IDSM=1A,PDM=30W,共源小信号低频跨导gm=2000μS。适用于高速开关电路和广播、通信设备中。?

使用VMOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例,该管子加装140×140×4(mm)的散热器后,最大功率才能达到30W

8、场效应管与晶体管的比较 ? ? ??

场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。?

场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。?

有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。?

场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

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