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場(chǎng)效應(yīng)MOS管工作原理-最全面場(chǎng)效應(yīng)管工作原理
  • 發(fā)布時(shí)間:2019-08-06 13:45:32
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MOS場(chǎng)效應(yīng)管電源開關(guān)電路。
場(chǎng)效應(yīng)管
簡單解釋一下MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理。
場(chǎng)效應(yīng)管
MOS 場(chǎng)效應(yīng)管也被稱為MOSFET, 既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)的縮寫。它普通有耗盡型和加強(qiáng)型兩種。本文運(yùn)用的為加強(qiáng)型MOS 場(chǎng)效應(yīng)管,其內(nèi)部構(gòu)造見圖5。它可分為NPN型PNP型。NPN型通常稱為N溝道型,PNP型也叫P溝道型。由圖可看出,關(guān)于N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上,同樣關(guān)于P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。我們曉得普通三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但關(guān)于場(chǎng)效應(yīng)管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱電場(chǎng))控制,能夠以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(shí)這也是我們稱之為場(chǎng)效應(yīng)管的緣由。
場(chǎng)效應(yīng)管
為解釋MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理,我們先理解一下僅含有一個(gè)P—N結(jié)的二極管的工作過程。如圖6所示,我們曉得在二極管加上正向電壓(P端接正極,N端接負(fù)極)時(shí),二極管導(dǎo)通,其PN結(jié)有電流經(jīng)過。這是由于在P型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí),N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸收而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端,而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng),從而構(gòu)成導(dǎo)通電流。同理,當(dāng)二極管加上反向電壓(P端接負(fù)極,N端接正極)時(shí),這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓,正電子被匯集在P型半導(dǎo)體端,負(fù)電子則匯集在N型半導(dǎo)體端,電子不挪動(dòng),其PN結(jié)沒有電流經(jīng)過,二極管截止。
場(chǎng)效應(yīng)管
關(guān)于場(chǎng)效應(yīng)管(見圖7),在柵極沒有電壓時(shí),由前面剖析可知,在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過,此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)(圖7a)。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS 場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí),由于電場(chǎng)的作用,此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸收出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻撓,使得電子匯集在兩個(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)體中(見圖7b),從而構(gòu)成電流,使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也能夠想像為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝,柵極電壓的樹立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁,該橋的大小由柵壓的大小決議。圖8給出了P溝道的MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的工作過程,其工作原理相似這里不再反復(fù)。
場(chǎng)效應(yīng)管
下面簡述一下用C-MOS場(chǎng)效應(yīng)管(加強(qiáng)型MOS 場(chǎng)效應(yīng)管)組成的應(yīng)用電路的工作過程(見圖9)。電路將一個(gè)加強(qiáng)型P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)加強(qiáng)型N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管組合在一同運(yùn)用。當(dāng)輸入端為低電平常,P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平常,N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源地接通。在該電路中,P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管和N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作,其相位輸入端和輸出端相反。經(jīng)過這種工作方式我們能夠取得較大的電流輸出。同時(shí)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(shí),MOS場(chǎng)效應(yīng)管既被關(guān)斷。不同場(chǎng)效應(yīng)管其關(guān)斷電壓略有不同。也正由于如此,
使得該電路不會(huì)由于兩管同時(shí)導(dǎo)通而形成電源短路。
場(chǎng)效應(yīng)管
由以上剖析我們能夠畫出原理圖中MOS場(chǎng)效應(yīng)管電路局部的工作過程。
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