ag九游会在线娱乐:
场效应晶体管(field-effect transistor ,fet)是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电,又称单极型晶体管。场效应管按结构,可分为结型和绝缘栅型两大类。绝缘栅型场效应晶体管的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用sio2绝缘层隔离,故有绝缘栅型之称。或者按其金属-氧化物-半导体的材料构成,可称其为mos管。
绝缘栅型场效应晶体管有n沟道和p沟道两类,每一类又分为增强型和耗尽型两种。n沟道绝缘栅型场效应晶体管的结构如图1所示。
n沟道绝缘栅型场效应晶体管的结构如图1所示。在一块掺杂浓度低的p型半导体上,扩散两个高掺杂的n+型半导体区,并引出两个电极,分别称为源极s和漏极d。在两个n+区间的p型半导体氧化一层极薄的sio2绝缘层,在sio2绝缘层上制作一层金属铅,引出电极,作为栅极g。
如图1(a)所示,在制造n沟道mos管时,如果在二氧化硅绝缘层中掺入大量正离子,就会在两个n+型区之间的p型衬底表明产生足够的电场,p型衬底中的空穴被排斥到远端,衬底中的被吸引到表面,形成一个n型薄层,将两个n+型区即漏极和源极沟通。这个n+型薄层称为n型导电沟道,又因为是在p型衬底中形成的而称为反型层。这种mos管在制造时导电沟道已形成,称为耗尽型mos管。
如图1(b)所示,如果导电沟道不是预先在制造时形成的,而是利用外加栅极-源极电压形成电场产生的,则此类称为增强型mos管。当ugs>
;0时,g和s像一个平板器的两个极板,sio2和p型衬底好像电容中的介质,g-s间加正向电压后,其间便形成一个电场,在此电场的作用下,p型衬底中的空穴被排斥到远端,衬底中的电子被吸引到表面,形成一个n型导电沟道,当ugs增大时,感生负电荷q负增多;当ugs增大到某一数值比如(ugs=uth)时,q负足够多,恰好将两个n+区连接连通,这时只要uds≠0,d-s间就会导通,即id=0。如果ugs继续增大,id随之增大;相反,如果ugs减小,id随之减小。如果在d引线上串入一个电阻rd,则id就会在rd上产生压降,并随着ugs的变化而变化。显然,这是一个受电压控制的晶体管。
p沟道mos管是因在n型衬底中生成p型反型层而得名。其结构和工作原理与n沟道mos管似。只是使用的栅-源和漏-源电压极性与n沟道mos管相反。各种场效应管的图形符号如图2所示。
由于mos管工作时只有一种极性的载流子(n沟道是电子,p沟道是空穴)参与导电,故亦称为单极型晶体管。与双极型晶体管的共发射极接法类似,mos管采用共源接法,如图3所示。
当ugs上升时,感生负电荷q负增多;当ugs增到某个值比如ugs=uth时,q负足够多,恰好将两n+区连通,这时只要uds≠0,d-s间就会导通,即id≠0。如果ugs增大,id也就越大。如果在d引线上串一个电阻rd,则id就会在rd上产生压降,并随着ugs的变化而变化。所以场效应晶体管是电压控制的电流源器件。
mosfet与bjt都是半导体晶体管,mosfet的源极、漏极、栅极分别相当于bjt的发射极、集电极、基极。bjt的集电极电流ic受基极电流ib的控制,是一种电流控制器件;而mosfet的漏极电流id受栅-源电压ugs的控制,是一种电压控制元件。但与bjt相比,mosfet具有输入电阻大、噪声低、耐热性好、抗辐射能力强、耗电少等优点。这些优点使之从20世纪末60年代一诞生就大范围的应用于各种电子电路中。另外,mosfet的制造工艺最简单,占用芯片面积小,非常适合于制造大规模。
与bjt类似,mosfet不但可以通过ugs控制id实现对信号的放大作用,而且也可当作开关元件,通过ugs控制其导通或判断,大范围的使用在开关电路和脉冲数字电路中。