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场效应晶体管,开关电源中的重要器件

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qbwww|  楼主 | 2021-1-15 19:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
金属-氧化物-半导体场效应晶体管由源极、栅极和漏极构成,MOS场效应晶体管与结型场效应晶体管的不同在于,它的栅极与沟道之间是绝缘的,因此,MOS管的栅极电流更小。MOS管有时也称为绝缘栅场效应晶体管。

MOS管场效应晶体管有两类,耗尽型和增强型。增强型MOS管广泛应用于分立电路和集成电路,在分立电路中,MOS管主要用作于电源开关,控制大电流的导通和关断,在集成电路中,MOS管主要用作数字开关,这是现代计算机内部的基本操作。耗尽型MOS管的使用虽然不多,但仍在通信电路射频前端的射频放大器中有所应用。

耗尽型MOS管和JFET一样,都是常通器件,即当VGS=0时,有漏极电流,对JFET而言,Idss是漏极电流的最大值。而对于耗尽型MOS管,只要栅压偏置的极性正确,使得沟道中的载流子数量增加,则产生的漏极电流可以大于Idss,如N沟道耗尽型MOS管,当VGS为正时,漏极电流Id大于Idss。

耗尽型晶体管的电压增益相对较低,该器件主要的优点是输入电阻很高,因而可以用来解决电路的负载问题,同时,MOS管具有优异的低噪声性能,当信号很弱的时候,在系统前端各级使用MOS管具有明显的优势,这种应用在通信电子电路中非常普遍。

增强型MOS管,P型衬底延展到表面的二氧化硅层,源极和漏极之间是没有N沟道的,当栅极电压为零时,源极和漏极之间的电流为零,因此,EMOS管在栅电压为零时是常断的,EMOS管需要加正栅压才能获得电流,当栅压为正时,它吸引自由电子到P区与二氧化硅层附近的空穴都被填满,则那里余下的自由电子便开始在源极和漏极之间流动,相当于在二氧化硅层附近产生一个很薄的N型层,这个可以导电的薄层叫做N反型层,当该反型层出现时,自由电子便可以很容易地从源极流到漏极。

能够产生N反型层的最小VGS称作阀值电压,符号为VGS(th)。当VGS小于VGS(th)时,漏极电流为零,当VGS大于VGS(th)时,N反型层使源区和漏区相连接,漏极电流可从中流过,小信号器件的典型VGS(th)值为1~3V。


JFET被认为是耗尽型器件,因为它的导电性能取决于耗尽层的状况,EMOS管则被认为是增强型器件,因为栅源电压大于阀值电压时可使导电性增强,当栅电压为零时,JFET导通,而EMOS管截止,所以,EMOS称为常断器件。


EMOS管的VGS必须大于VGS(th)才能获得漏极电流,因此,对于EMOS管不能采用自偏置、电流源偏置和零偏置的方法,这些偏置的方法只适用于耗尽型工作模式。对于EMOS管的偏置方法只有栅极偏置、分压器偏置和源极偏置。


最大栅源电压(VGS) MOS管有一层很薄的二氧化硅绝缘层,能够阻止栅电流。该绝缘层应尽可能薄,使栅极电压对漏极电流的控制作用更强。由于绝缘层很薄,所以当栅源电压过大时,很容易被击穿。

漏源导通电阻Rds(on),当EMOS管可以被偏置在电阻区时,相当于一个电阻Rds(on),规格书上都会列出该电阻在特定漏极电流和栅源电压下的阻值。

当然,关于MOS还有很多的关键参数,这里就不在一一列举了,记得之前在某个大神的**上看到,我这里也就不再继续列举了,都是些文字,大家看着也眼花,总之我们选取这部分的器件的时候都是需要考量裕量的问题,这个是重中之中,后续再更新关于电源中其他器件的选取以及工作原理。

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