场效应管工作原理-MOS管场效应管详解

场效应管分类

场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（JGFET）则因栅极与其它电极完整绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为普遍的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。

按沟道半导体资料的不同，结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管又可分红耗尽型与加强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有加强型的。

场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和加强型；P沟耗尽型和加强型四大类。见下图。

场效应管的特点

场效应管的特性是南栅极电压UG；控制其漏极电流ID。和普通双极型晶体管相比拟，场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等特性。

场效应管的工作原理如图4-24所示（以结型N沟道管为例）。由于栅极G接有负偏压（-UG），在G左近构成耗尽层。

当负负偏压(-UG)的绝对值增大时，耗尽层增大，沟道减小，漏极电流ID减小。当负偏压（一UG）的绝对值减小时，耗尽层减小，沟道增大，漏极电流ID增大。可见，漏极电流ID受栅极电压的控制，所以场效应管是电压控制型器件，即经过输入电压的变化来控制输出电流的变化，从而到达放大等目的。

和双极型晶体管一样，场效应管用于放大等电路时，其栅极也应加偏置电压。

结型场效府管的栅极应加反向偏置电压，即N沟道管加负栅压，P沟道管加正栅爪。加强型绝缘栅场效应管应加正向栅压。耗尽型绝缘栅场效应管的栅压可正、可负、可为“0”，见表4-2。加偏置的办法有同定偏置法、自给偏置法、直接耦合法等。

场效应管的参数

场效应管的参数很多，包括直流参数、交流参数和极限参数，但普通运用时只需关注以下主要参数：饱和漏源电流IDSS夹断电压Up，（结型管和耗尽型绝缘栅管，或开启电压UT（加强型绝缘栅管）、跨导gm、漏源击穿电压BUDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源电流IDSM。

(1)饱和漏源电流

饱和漏源电流IDSS是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS＝0时的漏源电流。

(2)夹断电压

夹断电压UP是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚截止时的栅极电压。如同4-25所示为N沟道管的UGS一ID曲线，可明白看出IDSS和UP的意义。如图4-26所示为P沟道管的UGS-ID曲线。

(3)开启电压

开启电压UT是指加强型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚导通时的栅极电压。如图4-27所示为N沟道管的UGS-ID曲线，可明白看出UT的意义。如图4-28所示为P沟道管的UGS-ID曲线。

(4)跨导

跨导gm是表示栅源电压UGS对漏极电流ID的控制才能，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。9m是权衡场效应管放大才能的重要参数。

(5)漏源击穿电压

漏源击穿电压BUDS是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能接受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必需小于BUDS。

(6)最大耗散功率

最大耗散功率PDSM也是—项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。运用时场效应管实践功耗应小于PDSM并留有—定余量。

(7)最大漏源电流

最大漏源电流IDSM是另一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许经过的最大电流。场效应管的工作电流不应超越IDSM。

场效应管的作用：

一、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

二、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

三、场效应管可以用作可变电阻。

四、场效应管可以方便地用作恒流源。

五、场效应管可以用作电子开关。

MOS管、场效应管。具有低内阻、高耐压、快速开关、雪崩能量高等特点，设计电流跨度1A-200A电压跨度30V-1200V。

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