半導體技術知識-半導體元器件FET場效應管分類及其技術詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2019-12-13
作為和雙極型晶體管三極管對應的一種單極型晶體管就是FET場效應管，所謂的場效應就是利用電場的效應來控制器件導通。這里場效應管也有幾種分類：
過程分析：
1、VDS不變，隨著GS電壓反向增大時，PN之間的耗盡層增大，意思是由于電場作用導致P區(qū)邊緣聚集更多空穴，這樣中間的溝道越來越小，最后溝道被夾斷。這個過程中DS之間的電阻越來越大，實際上是一個受控于VGS的可變電阻。
2、VGS不變，隨著VDS電壓增大，電流通過溝道，這樣也導致沿著溝道有電位梯度差，就是每個點的VGS不一樣了。這樣形成的溝道寬度每個點都不一樣。因此，VDS增大同時又會導致溝道變窄，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，當溝道開始夾斷時，夾斷區(qū)域隨著VDS增大沿著溝道不斷擴大，這個時候，VDS對電流的推動作用和隨之變大的DS之間電阻對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小于開啟電壓時關斷（截止區(qū)）。
可以知道VGS越大，VDS的開始夾斷電壓就越小，因為反向的VGS本來就是形成耗盡層的電壓動力。和不斷增大的VDS同向。
1、溝道在半導體內(nèi)部，噪聲極小。知道這一點就夠了，看一些精密運放設計就明白了所謂的前級輸入為JFET的優(yōu)勢。
為了進一步提高輸入阻抗，輸入級柵極采用了Sio2和鋁。這樣完全絕緣可以使得輸入阻抗高達10的15次方歐姆，這樣功耗也會更低。
NMOS的結(jié)構就是在P型襯底上擴散形成兩個N型區(qū)，這樣在表面形成導電溝道。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)構中，襯底接地GND，而PMOS的襯底必須接電源VCC。
過程分析：
1、類似于上面的JFET，VGS正向增大時，VGS>VTH, 在Sio2表面開始聚集電子，逐漸形成N型的溝道。這時MOS管類似一個受控于VGS的可變電阻.VDS=0時形成的是電位均勻的導電溝道。
2、當VGS>VTH，且VDS
3、當VGS>VTH，且VDS>VGS-VTH時,這時由于VDS過大，造成靠近D端的溝道開始被夾斷了，因為VGS和VDS在溝道上的電場作用是相反的。夾斷點慢慢右移，參考JFET溝道，此時電流基本恒定，處于飽和區(qū)。
4、VDS繼續(xù)增大的話就會造成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，不使用時接電位處理。
耗盡型MOS：
耗盡型MOS的特點就是VGS為負壓時導通，實際應用中太少，就不說了。
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，因為目前在功率應用領域相關器件種類很多。
作為功率和非功率型MOSFET在結(jié)構上是有很大區(qū)別的：
功率MOS的基本結(jié)構DMOS：雙擴散型MOS。
D和S極面對面，耐壓值高。
以NMOS管IRF530N為例
在不同應用條件下我們關注的參數(shù)還是差別蠻大的。
1、IDS：工作電流，大功率應用時要保證余量。
2、PD：功率。
3、VGS：柵極電壓，不能過大擊穿。
4、VTH:柵極開啟電壓，一般在幾V。
5、RDS(on):導通電阻，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，決定了開啟速度。
9、Gm:低頻跨導，反應VGS對電流的控制能力，在放大應用中注意。
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