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場效應管-場效應管工作原理視頻詳解秒懂系列-KIA MOS管

信息來源：本站　日期：2018-10-08　

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場效應管工作原理

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，用以柵極與溝道間的pn結形成的反偏的柵極電壓控制ID”。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。

在過渡層由于沒有電子、空穴的自由移動，在理想狀態下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動。但是此時漏極-源極間的電場，實際上是兩個過渡層接觸漏極與門極下部附近，由于漂移電場拉去的高速電子通過過渡層。因漂移電場的強度幾乎不變產生ID的飽和現象。其次，VGS向負的方向變化，讓VGS=VGS(off)，此時過渡層大致成為覆蓋全區域的狀態。而且VDS的電場大部分加到過渡層上，將電子拉向漂移方向的電場，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。

MOS場效應管電源開關電路

MOS場效應管也被稱為金屬氧化物半導體場效應管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor, MOSFET)。它一般有耗盡型和增強型兩種。增強型MOS場效應管可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。對于N溝道的場效應管其源極和漏極接在N型半導體上，同樣對于P溝道的場效應管其源極和漏極則接在P型半導體上。場效應管的輸出電流是由輸入的電壓（或稱電場）控制，可以認為輸入電流極小或沒有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時這也是我們稱之為場效應管的原因。

在二極管加上正向電壓（P端接正極，N端接負極）時，二極管導通，其PN結有電流通過。這是因為在P型半導體端為正電壓時，N型半導體內的負電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導體端，而P型半導體端內的正電子則朝N型半導體端運動，從而形成導通電流。同理，當二極管加上反向電壓（P端接負極，N端接正極）時，這時在P型半導體端為負電壓，正電子被聚集在P型半導體端，負電子則聚集在N型半導體端，電子不移動，其PN結沒有電流通過，二極管截止。在柵極沒有電壓時，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會有電流流過，此時場效應管處與截止狀態（圖7a）。當有一個正電壓加在N溝道的MOS場效應管柵極上時，由于電場的作用，此時N型半導體的源極和漏極的負電子被吸引出來而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個N溝道之間的P型半導體，從而形成電流，使源極和漏極之間導通。可以想像為兩個N型半導體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。

C-MOS場效應管（增強型MOS場效應管）

電路將一個增強型P溝道MOS場效應管和一個增強型N溝道MOS場效應管組合在一起使用。當輸入端為低電平時，P溝道MOS場效應管導通，輸出端與電源正極接通。當輸入端為高電平時，N溝道MOS場效應管導通，輸出端與電源地接通。在該電路中，P溝道MOS場效應管和N溝道MOS場效應管總是在相反的狀態下工作，其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時由于漏電流的影響，使得柵壓在還沒有到0V，通常在柵極電壓小于1到2V時，MOS場效應管既被關斷。不同場效應管其關斷電壓略有不同。也正因為如此，使得該電路不會因為兩管同時導通而造成電源短路。