場(chǎng)效應(yīng)管D極與S極能否隨意互換?
場(chǎng)效應(yīng)管可分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(簡(jiǎn)稱(chēng)JFET)和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(簡(jiǎn)稱(chēng)MOS管或MOSFET)兩種。每種又可分為N溝道和P溝道兩類(lèi),N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管工作原理相同,只是工作電壓極性相反,這就像三極管有NPN型和PNP型之分一樣。增強(qiáng)型和耗盡型之分,有關(guān)圖形符號(hào)如圖1。
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的源極S和漏極在制造工藝上是對(duì)稱(chēng)的,可以互換使用。如筆者把3DJ6應(yīng)用于功效前置級(jí),D、S極互換后,電路工作狀態(tài)并無(wú)變化。
MOS管的襯底B與源極如果不連在一起,則D、S極可以互換,但有的MOS管由于結(jié)構(gòu)上的原因(即襯底B與源極S連在一起),其D、S極不能互換。作開(kāi)關(guān)管用的場(chǎng)效應(yīng)管,一般都是功率型NMOS管,就屬于這種特例。對(duì)于增強(qiáng)型NMOS管,從其轉(zhuǎn)移特性看,其Ugs要大于開(kāi)啟電壓(一般為幾伏),管子才導(dǎo)通。而耗盡型NMOS管盡管Ugs可以為正、零或負(fù)值,但其Ugs=Up時(shí)(Up稱(chēng)夾斷電壓,為負(fù)的幾伏),Id=0,管子截止,所以對(duì)于NMOS管,實(shí)際使用時(shí),G極對(duì)地電位較低,若S極接供電(高電位),則Ugs遠(yuǎn)小于0,超出管子的使用條件,必使管子擊穿損壞。
從輸出特性看,對(duì)于功率型NMOS管,工作時(shí)Uds》0,其漏極擊穿電壓V(br)ds很高,反之Usd很低,若S接高電位,D接低電位,則MOS管將被擊穿。
綜上所述,MOS管的D、S極不可隨便對(duì)調(diào)使用,功率型MOS管其D、S極絕不能互換。對(duì)于功率型MOS管,D、S極間多接有保護(hù)二極管D,有的G、S間極也接有保護(hù)二極管,見(jiàn)圖2。
用指針萬(wàn)用表R×100擋測(cè)試MOS管任意兩腳間的正反向電阻值,有5次為∞,一次較小,為幾百歐,否則管子一定損壞。阻值較小的這一次,對(duì)于NMOS管紅表筆接D極、黑筆接S極;對(duì)于PMOS管,紅筆接S極、黑筆接D極,余下的是G極。由此可見(jiàn)D、S極間接的非普通二極管,筆者試過(guò)對(duì)于圖1結(jié)構(gòu)的管子(如2SK727、2SK2828)即使用500型萬(wàn)用表的R×10k擋測(cè),紅筆接S極、黑筆接D極,阻值仍為∞。
場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用嗎?
在做電路設(shè)計(jì)中三極管和MOS管做開(kāi)關(guān)用時(shí)候有什么區(qū)別工作性質(zhì):
1.三極管用電流控制,MOS管屬于電壓控制。
2、成本問(wèn)題:三極管便宜,MOS管貴。
3、功耗問(wèn)題:三極管損耗大。
4、驅(qū)動(dòng)能力:MOS管常用來(lái)電源開(kāi)關(guān),以及大電流地方開(kāi)關(guān)電路。
實(shí)際上就是三極管比較便宜,用起來(lái)方便,常用在數(shù)字電路開(kāi)關(guān)控制。MOS管用于高頻高速電路,大電流場(chǎng)合,以及對(duì)基極或漏極控制電流比較敏感的地方。
一般來(lái)說(shuō)低成本場(chǎng)合,普通應(yīng)用的先考慮用三極管,不行的話(huà)考慮MOS管實(shí)際上說(shuō)電流控制慢,電壓控制快這種理解是不對(duì)的。要真正理解得了解雙極晶體管和MOS晶體管的工作方式才能明白。
三極管是靠載流子的運(yùn)動(dòng)來(lái)工作的,以npn管射極跟隨器為例,當(dāng)基極加不加電壓時(shí),基區(qū)和發(fā)射區(qū)組成的pn結(jié)為阻止多子(基區(qū)為空穴,發(fā)射區(qū)為電子)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),在此pn結(jié)處會(huì)感應(yīng)出由發(fā)射區(qū)指向基區(qū)的靜電場(chǎng)(即內(nèi)建電場(chǎng)),當(dāng)基極外加正電壓的指向?yàn)榛鶇^(qū)指向發(fā)射區(qū),當(dāng)基極外加電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)大于內(nèi)建電場(chǎng)時(shí),基區(qū)的載流子(電子)才有可能從基區(qū)流向發(fā)射區(qū),此電壓的最小值即pn結(jié)的正向?qū)妷海üこ躺弦话阏J(rèn)為0.7v)。
但此時(shí)每個(gè)pn結(jié)的兩側(cè)都會(huì)有電荷存在,此時(shí)如果集電極-發(fā)射極加正電壓,在電場(chǎng)作用下,發(fā)射區(qū)的電子往基區(qū)運(yùn)動(dòng)(實(shí)際上都是電子的反方向運(yùn)動(dòng)),由于基區(qū)寬度很小,電子很容易越過(guò)基區(qū)到達(dá)集電區(qū),并與此處的PN的空穴復(fù)合(靠近集電極),為維持平衡,在正電場(chǎng)的作用下集電區(qū)的電子加速外集電極運(yùn)動(dòng),而空穴則為pn結(jié)處運(yùn)動(dòng),此過(guò)程類(lèi)似一個(gè)雪崩過(guò)程。集電極的電子通過(guò)電源回到發(fā)射極,這就是晶體管的工作原理。
三極管工作時(shí),兩個(gè)pn結(jié)都會(huì)感應(yīng)出電荷,當(dāng)做開(kāi)關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),三極管處于飽和狀態(tài),如果這時(shí)三極管截至,pn結(jié)感應(yīng)的電荷要恢復(fù)到平衡狀態(tài),這個(gè)過(guò)程需要時(shí)間。而MOS三極管工作方式不同,沒(méi)有這個(gè)恢復(fù)時(shí)間,因此可以用作高速開(kāi)關(guān)管。
(1)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下,應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低,又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下,應(yīng)選用晶體管。
(2)場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電,所以稱(chēng)之為單極型器件,而晶體管是即有多數(shù)載流子,也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱(chēng)之為雙極型器件。
(3)有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負(fù),靈活性比晶體管好。
(4)場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上,因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
(5)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn),因而也被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設(shè)備的輸入級(jí),可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。
(6)場(chǎng)效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類(lèi),其控制原理都是一樣的。
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