MOS場效應(yīng)管也被稱為MOSFET,即Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)的縮寫。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對(duì)于場效應(yīng)管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場電壓)控制,可以認(rèn)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效應(yīng)管的原因。
場效應(yīng)管開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。從上世紀(jì)90年代以來開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源。隨著電源技術(shù)的發(fā)展,低電壓,大電流的開關(guān)電源因其技術(shù)含量高,應(yīng)用廣,越來越受到人們重視。在開關(guān)電源中,正激和反激式有著電路拓?fù)浜唵危斎胼敵鲭姎飧綦x等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于中小功率電源變換場合。跟反激式相比,正激式變換器變壓器銅損較低,同時(shí),正激式電路副邊紋波電壓電流衰減比反激式明顯,因此,一般認(rèn)為正激式變換器適用在低壓,大電流,功率較大的場合。
為解釋MOS場效應(yīng)管的工作原理,我們先了解一下僅含一個(gè)P—N結(jié)的二極管的工作過程。我們知道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)有電流通過。這是因在P型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí),N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引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),從而形成導(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,正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端,負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端,電子不移動(dòng),其PN結(jié)沒有電流流過,二極管截止。
對(duì)于場效應(yīng)管,在柵極沒有電壓時(shí),有前面的分析可知,在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過,此時(shí)場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS場效應(yīng)管柵極上時(shí),由于電場的作用,此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋,使得電子聚集在兩個(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)體中,從而形成電流,使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想象為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當(dāng)于為他們之間搭了一座橋梁,該橋梁的大小由柵壓決定。下面簡述一下用C—MOS場效應(yīng)管(增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管)組成的應(yīng)用電路的工作過程。電路將一個(gè)增強(qiáng)型P溝道MOS場校官和一個(gè)增強(qiáng)型N溝道MOS場效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為底電平時(shí),P溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時(shí),N溝道MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源地接通。在該電路中,P溝道MOS場效應(yīng)管和N溝道場效應(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。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。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1V到2V時(shí),MOS場效應(yīng)管即被關(guān)斷。不同場效應(yīng)管關(guān)斷電壓略有不同。也以為如此,使得該電路不會(huì)因?yàn)閮晒芡瑫r(shí)導(dǎo)通而造成電源短路。
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