介绍MOSFET |增强,耗尽,放大器,应用

在本教程中,我们将简要介绍MOSFET即金属氧化物半导体场效应晶体管。我们将学习不同类ob直播app型的MOSF欧宝官网app苹果下载ET(增强和耗尽),它的内部结构,一个使用MOSFET作为开关的示例电路和一些常见的应用。

介绍

晶体管,改变了世界的发明。它们是充当电子控制开关或信号放大器的半导体器件。晶体管有各种各样的形状、大小和设计,但基本上,所有的晶体管都属于两大类。它们是:

  • 双极结晶体管或BJT
  • 场效应晶体管或FET

要了解ob直播app更多关于晶体管和它的历欧宝官网app苹果下载史的基础知识,阅读介绍了晶体管教程。

BJT和FET有两个主要区别。第一个区别是,在BJT中,多数载流子和少数载流子都负责电流传导,而在fet中,只有多数载流子参与。

另一个非常重要的区别是,BJT本质上是一个电流控制的设备,这意味着晶体管基极的电流决定了集电极和发射极之间流动的电流量。在FET的情况下,栅极(FET的一个终端相当于BJT中的Base)的电压决定了其他两个终端之间的电流流动。

fet又分为两类:

  • 结场效应晶体管或JFET
  • 金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET

让我们在本教程中集中讨论MOSFET。

金属氧化物半导体场效应晶体管

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是场效应晶体管的一种。在这些晶体管中,栅极端子与载流通道绝缘,因此它也被称为绝缘栅极FET (g -FET)。由于栅极和源端之间的绝缘,MOSFET的输入电阻可能非常高(通常在1014欧姆的顺序。

像JFET, MOSFET也作为一个电压控制电阻时,没有电流流入栅极终端。栅极端子处的小电压控制通过源极和漏极之间通道的电流。目前,MOSFET晶体管大多用于电子电路应用,而不是JFET。

mosfet也有三个终端,即漏极(D),源极(S)和栅极(G),还有一个(可选)终端称为衬底或主体(B)。mosfet也有两种类型,n通道(NMOS)和p通道(PMOS)。mosfet基本上分为两种形式。它们是:

  • 损耗类型
  • 增强类型
MOSFET的通道结构
MOSFET的通道结构

损耗类型

耗尽型MOSFET晶体管相当于一个“常闭”开关。耗尽型晶体管需要栅源电压(VGS)关闭设备。

耗尽模式MOSFET的符号

n沟道和p沟道类型的mosfet耗尽模式的符号如上所示。在上面的符号中,我们可以观察到第四终端(衬底)是连接到地的,但在离散mosfet中,它是连接到源端。在漏源端之间连接的连续粗线代表耗尽型。箭头表示通道类型,如n通道或p通道。

在这种类型的mosfet中,在栅端下方沉积了一层薄薄的硅。耗尽模式MOSFET晶体管通常在零栅源电压(VGS)时处于ON状态。与增强型mosfet相比,耗尽型mosfet的沟道电导率较小。

增强类型

增强模式MOSFET相当于“常开”开关,这些类型的晶体管需要栅极-源电压来开关器件。n通道和p通道增强模式mosfet的符号如下所示。

增强模式MOSFET的符号

在这里,我们可以看到在源极和漏极之间连接着一条折线,它代表了增强模式类型。在增强模式mosfet,电导率增加增加的氧化物层,这增加了载流子的通道。

通常,这种氧化物层称为“倒置层”。在与衬底相反类型的漏源之间形成沟道,如n沟道由p型衬底制成,p沟道由n型衬底制成。由电子或空穴引起的沟道电导率分别取决于n型沟道和p型沟道。

MOSFET的结构

MOSFET的内部结构
MOSFET的基本结构如图所示。MOSFET的结构与JFET的结构非常不同。在mosfet的增强和耗尽模式下,栅电压都会产生电场,改变流载流子,如n通道的电子和p通道的空穴。

在这里,我们可以观察到,栅极端子位于薄金属氧化物绝缘层的顶部,漏极和源极端子下面使用两个n型区域。

在上述MOSFET结构中,漏源之间的沟道为n型,与p型衬底相反。对于正(+ve)或负(-ve)极性,MOSFET栅极很容易偏压。

如果在栅端没有偏置,那么MOSFET通常处于非导通状态,因此这些MOSFET被用来制作开关和逻辑门。mosfet的耗尽模式和增强模式都适用于n通道和p通道类型。

耗尽型

耗尽模式mosfet通常被称为“开关”器件,因为当栅极端没有偏置电压时,这些晶体管通常是关闭的。如果栅极电压以正方向增加,则耗尽模式下通道宽度增加。

因此漏极电流ID通过渠道增加。如果栅极电压为负,则通道宽度很小,MOSFET可能进入截止区。耗尽型MOSFET是电子电路中很少使用的一种晶体管。

下图是耗尽模式MOSFET的特性曲线。

耗尽模式MOSFET特性曲线
耗尽模式MOSFET的电路符号

上面给出了耗尽型MOSFET晶体管的V-I特性。该特性主要给出漏源极电压(VDS)和漏电流(ID).栅极处的小电压控制通过通道的电流。

漏极和源极之间的沟道是栅端偏置电压为零的好导体。当栅极电压为正时,通道宽度和漏极电流增加;当栅极电压为负时,通道宽度和漏极电流减少。

增强型

增强型MOSFET是一种常用的晶体管类型。这种类型的MOSFET等效于常开开关,因为它在栅极电压为零时不导电。如果正电压(+VGS),则该通道导通,漏极电流流过该通道。

如果偏置电压增加到更多的正,那么通道宽度和漏电流通过通道增加到一些更多。但如果偏置电压为零或负(-VGS)则晶体管可关闭,通道处于非导电状态。所以现在我们可以说,增强模式MOSFET的栅极电压增强了通道。

增强模式MOSFET特性曲线
增强模式MOSFET的电路符号
增强模式MOSFET的电路符号

增强模式MOSFET晶体管由于其低的ON电阻和高的OFF电阻以及高的栅极电阻,通常被用作电子电路中的开关。这些晶体管用于制作逻辑门和功率开关电路,如CMOS门,其中既有NMOS晶体管,也有PMOS晶体管。

增强模式MOSFET的V-I特性如上所示,给出了漏极电流(ID)和漏源极电压(VDS)之间的关系。从上图我们观察了一个增强MOSFET在不同区域的行为,如欧姆,饱和和截止区域。

MOSFET晶体管由不同的半导体材料制成。根据输入端的偏置电压,这些mosfet能够在导电和非导电模式下工作。MOSFET的这种能力使得它可以用于开关和放大。

n沟道场效应晶体管放大器

与bjt相比,mosfet具有非常低的跨导,这意味着电压增益不会很大。因此,mosfet(就此而言,所有fet)通常不用于放大器电路。

但是,尽管如此,我们还是可以看到使用n通道增强MOSFET的单级“a类”放大器电路。具有普通源结构的n通道增强模式MOSFET是最常用的放大电路类型。耗尽模式MOSFET放大器与JFET放大器非常相似。

MOSFET的输入电阻由输入电阻产生的门偏置电阻控制。这个放大电路的输出信号是倒置的,因为当栅极电压(VG)是高晶体管是接通和当电压(VG,则晶体管被关闭。

N通道MOSFET放大器电路

一般的MOSFET放大器与共同的源配置如上所示。这是一个A级模放大器。这里分压网络由输入电阻R1和R2组成,交流信号的输入电阻为Rin = RG = 1MΩ。

计算上述放大电路的栅极电压和漏极电流的公式如下所示。

VG= (R2/ (R1+ R2低VDD)) *

D= V年代/ R年代

在那里,

VG=栅电压

V年代输入源电压

VDD=漏极电源电压

R年代=电源电阻

R1& R2=输入电阻

MOSFET在其全部操作中的不同区域将在下面讨论。

截止地区:如果门源电压小于阈值电压,那么我们说晶体管是在截止区工作(即完全关闭)。在这个区域漏极电流为零,晶体管充当开路。

VGS< VTH= >我DS= 0

电阻(线性)地区:如果栅极电压大于阈值电压,漏源极电压位于VTH和(VGS - VTH)之间,那么我们说晶体管处于线性区域,在这种状态下晶体管充当可变电阻。

VGS> VTH和VTH< VDS< (VGSvg - VTHMOSFET充当可变电阻

饱和区域:在这个区域,栅极电压远大于阈值电压,漏极电流达到最大值,晶体管处于完全ON状态。晶体管在这一区域起闭路作用。

VGS> > VTH和(VGS- - - - - - VTH) < VDS< 2 (VGS- - - - - - VTH) = >我DS=最大

晶体管开启并开始通过通道的电流的栅极电压称为阈值电压。n通道的阈值电压范围在0.5V ~ 0.7V之间,p通道的阈值电压范围在-0.5V ~ -0.8V之间。

MOSFET晶体管在耗尽和增强模式依赖于栅极电压的行为总结如下。

MOSFET类型
VGS= + ve
VGS= 0
VGS=负
n沟道耗尽
n沟道增强
p沟道耗尽
p沟道增强

应用程序

  • mosfet用于数字集成电路,如微处理器。
  • 用于计算器。
  • 用于存储器和逻辑CMOS门。
  • 用作模拟开关。
  • 用作放大器。
  • 用于电力电子和开关电源的应用。欧宝娱乐可靠吗
  • mosfet被用作无线电系统中的振荡器。
  • 用于汽车音响系统和加强音响系统。

结论

一个完整的入门指南介绍MOSFET。你学习了ob直播appMOSFET的结构,不同类型的MOSFET,他们的电路符号,一个使用MOSFET控制LED的示例电路,也有几个应用领域。

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