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场效应管基本工作原理,场效应管的工作原理

2024-02-23 23:01:50科技漂亮的斑马

很多朋友对场效应管基本工作原理,场效应管的工作原理不是很了解,六月小编刚好整理了这方面的知识,今天就来带大家一探究竟。一、场效应晶

场效应管基本工作原理,场效应管的工作原理

很多朋友对场效应管基本工作原理,场效应管的工作原理不是很了解,六月小编刚好整理了这方面的知识,今天就来带大家一探究竟。

一、场效应晶体管的工作原理Fffect Transistor的简称,即场效应晶体管。一般晶体管由两种极性的载流子导通,即多数载流子和极性相反的少数载流子,所以称为双极型晶体管,而场效应管只由多数载流子导通。

与双极晶体管相反,也称为单极晶体管。场效应管的应用范围很广,但不能说现在流行的双极型晶体管都可以用场效应管代替。

但是,由于场效应管的特性与双极型晶体管完全不同,所以可以形成技术性能非常好的电路。 2. 场效应晶体管的特点(a) JFET的概念图(b) JFET的符号图1 JFET的概念图和符号图1(b) 栅极的箭头指向p到n的方向,分别表示向内是n沟道JFET,向外是p沟道JFET。

图1(a) 显示了n 沟道JFET 的特性示例。根据这张图,我们来看一下JFET的电气特性的特点。

首先,考虑栅源电压为0V (VGS=0) 的情况。在这种状态下,漏源电压VDS从0V开始增加,漏极电流ID几乎与VDS成正比增加,这个区域称为非饱和区。

当VDS达到一定值以上时,漏电流ID的变化变小,几乎达到一定值。此时的ID称为饱和漏电流(有时也称为漏电流,用IDSS表示。

这个IDSS对应的VDS称为夹断电压VP,这一区域称为饱和区。接下来,添加漏源之间一定的电压VDS(如0.8V),VGS值从0向负方向增加,ID值从IDSS开始缓慢下降,对于某一VGS值ID=0。

此时的VGS称为gate -source interruption VGS(off)电压或截止电压用VGS(off)表示,在n沟道JFET的情况下,VGS(off)值带负号,实际JFET的测量对应到ID=0的VGS。因为很难,在放大器中使用的小信号JFET的情况下,达到ID=0.1-10A的VGS在许多情况下被定义为VGS(关闭)。

关于为什么JFET显示这样的特性,下面用图来简单解释一下,JFET的工作原理可以用一句话说,就是“漏极和源极之间的沟道中流过的ID,用来控制ID'和由栅极和沟道之间的pn 结形成的反向偏置栅极电压。更准确的说,ID流经沟道的宽度,即沟道截面积,受pn结反向偏压的变化控制,导致耗尽层膨胀的变化。

在VGS的非饱和区=0,如图10.4.1(a)所示的过渡层膨胀不是很大,根据施加在漏源之间的VDS电场,源区的部分电子被漏极拉走,即电流ID 从漏极流向源极。饱和区如图10.4.2(a)所示,从栅极延伸到漏极的过渡层形成部分沟道变成阻塞型,ID饱和。

这种状态称为夹断。这意味着过渡层阻挡了一部分沟道,电流并没有被切断,因为过渡层中没有电子和空穴的自由运动,在理想条件下几乎具有绝缘性能,电流很难通过流动。

但此时,漏源之间的电场实际上是两个接触漏极的过渡层。在极下部和栅极附近,被漂移电场拉走的高速电子通过过渡层。

如图10.4.1(b)所示,即使提高VDS,ID饱和现象会发生,因为漂移电场的强度几乎没有变化。其次,如图10.4.2(c)所示,VGS向负方向变化,设VGS=VGS (off),此时过渡层大致覆盖了整个区域。

而VDS的电场大部分加在跃迁上层,将电子拉向漂移方向的电场只有很短的一部分靠近源极,阻碍了电流的流动。三、场效应管的分类和结构:场效应管按栅极结构分为以下两大类。

其结构如图3所示。 Junction FET(简化为JFET) Gate insulated FET(简化为MOS FET) 图3. FET结构。

各种结构的场效应管都有栅极、源极和漏极三个端子,它们对应于表1 所示的双极晶体管的每个端子。在漏极和源极之间形成电流沟道(channel),与栅极形成pn结结构。

另外,绝缘栅FET具有在沟道部(Semiconductor)上形成薄的氧化膜(Oxide),在其上形成栅极用的金属膜(Metal)的结构。栅极结构材料根据其前缀顺序称为MOS FET。

根据JFET或MOS FET的沟道部分的半导体是p型还是n型,有p沟道元件和n沟道元件两种。图3是n沟道结构图。

4. 场效应晶体管的传输特性和输出特性图4 JFET特性示例(n沟道) 从图4所示的n沟道JFET的特性示例来看,VGS的微小变化可以控制ID 大的情况改变是可以理解的。在使用JFET 的放大器电路设计中,VGS 和ID 之间的关系,即传输特性是最重要的。

接下来,将解释如何表达传输特性。图5 Transfer characteristic 这个transfer characteristic这个transfer characteristic包括JFET本身的结构参数,比如沟道部分的杂质浓度和载流子迁移率,还有形状,尺寸等等。

作为一个很麻烦的分析结果,下面的公式可以推导(公式的推导从略) 10.4 .1 作为放大器的通常用法是VGS , VGS (off) 0 (p-channel)。式(10.4.1)比较难用,常表示为近似公式如下。

根据VGS 重写此等式将得到以下等式(10.4.2) 和(10.4.3) 如果等式(10.4.2) 用作JFET 最好将其视为与以下非常一致的实验公式实际JFET 或公式(10.4.1) 的特性。图5为式(10.4.1)、式(10.4.2)和实际JFET的归一化传输特性,即以ID /IDSS为纵轴,VGS /VGS (off)为横轴的传输特性轴。

在VGS 0范围内使用n沟道JFET时,由于VGS(off) 0,但图5中为了方便考虑实际传输特性,取原点左侧方向为正方向。但是,在设计半导体电路时,需要使用方便且尽可能简单的近似或实验公式。

传输特性相当于双极晶体管的VBE-IE特性,但无论高频用、低频用、功率放大用等用途和类型如何,VBE-IE特性几乎相同。相反,以JFET为例,即使同一产品的IDSS和VGS(off)的值有很大不同,每个产品的传输特性也不同。

以上就是关于场效应管基本工作原理,场效应管的工作原理的知识,希望能够帮助到大家!

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