本文介紹N溝道增強型MOSFET場效應管;(1)結構,在一塊摻雜濃度較低的P型硅襯底上,制作兩個高摻雜濃度的N+區,并用金屬鋁引出兩個電極,分別作漏極d和源極s。然后在半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層,在漏——源極間的絕緣層上再裝上一個鋁電極,作為柵極g。襯底上也引出一個電極B,這就構成了一個N溝道增強型MOS管。MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數管子在出廠前已連接好)。它的柵極與其它電極間是絕緣的。場效應管在功率電子領域具有重要作用,如變頻器、逆變器等,提高電能轉換效率。佛山P溝道場效應管
場效應管工作原理用一句話說,就是“漏極-源極間流經溝道的ID, 用柵極與溝道間的pn結形成的反偏的柵極電壓進行控制”。更正確地說,ID流經通路的寬度,即溝道截面積,它是由pn結反偏的變化,產生耗盡層擴展變化控制的緣故。在VGS=0的非飽和區域,表示的過渡層的擴展因為不很大,根據漏極-源極間所加VDS的電場,源極區域的某些電子被漏極拉去,即從漏極向源極有電流ID流動。從門極向漏極擴展的過度層將溝道的一部分構成堵塞型,ID飽和。將這種狀態稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋,并不是電流被切斷。佛山P溝道場效應管在使用場效應管時,應避免過流和過壓情況,以免損壞器件或影響電路性能。
場效應管與雙極型晶體管比,它的體積小,重量輕,壽命長等優點,而且輸入回路的內阻特別高,噪聲低、熱穩定性好(因為幾乎只利用多子導電)、防輻射能力強以及省電等優點,幾乎場效應管占據的絕大部分市場。有利就有弊,而場效應管的放大倍數要小于雙極型晶體管的放大倍數(原因后續詳解)。根據制作主要工藝主要分為結型場效應管(Junction Field Effect Transistor,JFET)和絕緣柵型場效應管(MOS管),下面來具體來看這兩種管子。場效應管(FET)基礎知識:名稱,場效應晶體管(Field Effect Transistor 縮寫(FET)),簡稱場效應管。結型場效應管(junction FET-JFET),金屬 - 氧化物半導體場效應管 (metal-oxide semiconductor FET,簡稱MOS-FET),由多數載流子參與導電,也稱為單極型晶體管,屬于電壓控制型半導體器件。與之對應的是由兩種載流子參與導電的雙極型晶體管,三極管(BJT),屬于電流控制型半導體器件。
場效應管注意事項:為了防止場效應管柵極感應擊穿,要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地;管腳在焊接時,先焊源極;在連入電路之前,管的全部引線端保持互相短接狀態,焊接完后才把短接材料去掉;從元器件架上取下管時,應以適當的方式確保人體接地如采用接地環等;當然,如果能采用先進的氣熱型電烙鐵,焊接場效應管是比較方便的,并且確保安全;在未關斷電源時,一定不可以把管插人電路或從電路中拔出。以上安全措施在使用場效應管時必須注意。使用場效應管時需注意靜電防護,防止損壞敏感的柵極。
以N溝道為例,它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區N+和漏擴散區N+,再分別引出源極S和漏極D。源極與襯底在內部連通,二者總保持等電位。當漏接電源正極,源極接電源負極并使VGS=0時,溝道電流(即漏極電流)ID=0。隨著VGS逐漸升高,受柵極正電壓的吸引,在兩個擴散區之間就感應出帶負電的少數載流子,形成從漏極到源極的N型溝道,當VGS大于管子的開啟電壓VTN(一般約為+2V)時,N溝道管開始導通,形成漏極電流ID。場效應晶體管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分別發明,但是實用的器件一直到1952年才被制造出來(結型場效應管,Junction-FET,JFET)。1960年Dawan Kahng發明了金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor, MOSFET),從而大部分代替了JFET,對電子行業的發展有著深遠的意義。MOSFET有三個電極:柵極、漏極和源極。深圳強抗輻場效應管批發
場效應管的表示特性是輸入電阻高、輸入電容小、開關速度快和功耗低。佛山P溝道場效應管
漏極電流iD沿溝道產生的電壓降使溝道內各點與柵極間的電壓不再相等,靠近源極一端的電壓較大,這里溝道較厚,而漏極一端電壓較小,其值為VGD=vGS-vDS,因而這里溝道較薄。但當vDS較小(vDS 隨著vDS的增大,靠近漏極的溝道越來越薄,當vDS增加到使VGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)時,溝道在漏極一端出現預夾斷,如圖2(b)所示。再繼續增大vDS,夾斷點將向源極方向移動,如圖2(c)所示。由于vDS的增加部分幾乎全部降落在夾斷區,故iD幾乎不隨vDS增大而增加,管子進入飽和區,iD幾乎只由vGS決定。佛山P溝道場效應管