结型(xing)场效应管

结型场效应管结构与符号

结(jie)(jie)型场效(xiao)应管(guan)的(de)结(jie)(jie)构(gou)(gou)如下图(tu)所示，在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)块N型半(ban)导体材(cai)料的(de)两(liang)(liang)边各扩散(san)一(yi)(yi)个(ge)(ge)高(gao)杂质浓度(du)的(de)P+区(qu),就形成两(liang)(liang)个(ge)(ge)不对称(cheng)的(de)P+N结(jie)(jie)，即耗(hao)尽层。把两(liang)(liang) 个(ge)(ge)P+区(qu)并联(lian)在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)起，引出(chu)一(yi)(yi)个(ge)(ge)电(dian)(dian)极(ji)(ji)g，称(cheng)为(wei)(wei)栅(zha)(zha)极(ji)(ji)，在(zai)(zai)(zai)N型半(ban)导体的(de)两(liang)(liang)端各引出(chu)一(yi)(yi)个(ge)(ge)电(dian)(dian)极(ji)(ji)，分(fen)别(bie)称(cheng)为(wei)(wei)源极(ji)(ji)s和(he)漏极(ji)(ji)d。它们(men)分(fen)别(bie)与三极(ji)(ji)管(guan)的(de)基极(ji)(ji)b、发(fa)射极(ji)(ji)e和(he)集电(dian)(dian)极(ji)(ji)c相对应。夹在(zai)(zai)(zai)两(liang)(liang)个(ge)(ge)P+N结(jie)(jie)中间的(de)N区(qu)是电(dian)(dian)流的(de)通道(dao)，称(cheng)为(wei)(wei)导电(dian)(dian)沟(gou)道(dao)（简(jian)称(cheng)沟(gou)道(dao)）。这种(zhong)结(jie)(jie)构(gou)(gou)的(de)管(guan)子称(cheng)为(wei)(wei)N沟(gou)道(dao)和(he)P沟(gou)道(dao)结(jie)(jie)型场效(xiao)应管(guan)，它在(zai)(zai)(zai)电(dian)(dian)路中用(yong)下图(tu)所示的(de)符号表示，栅(zha)(zha)极(ji)(ji)上的(de)箭头表示栅(zha)(zha)-源极(ji)(ji)间的(de)P+N结(jie)(jie)正向(xiang)偏(pian)置时(shi)，栅(zha)(zha)极(ji)(ji)电(dian)(dian)流的(de)方(fang)向(xiang)（由P区(qu)指向(xiang)N区(qu)）。

N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理

N沟(gou)道(dao)(dao)和P沟(gou)道(dao)(dao)结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)工作(zuo)(zuo)原理(li)完全相同(tong)，现以N沟(gou)道(dao)(dao)结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)为(wei)例，分(fen)析其(qi)工作(zuo)(zuo)原理(li)。N沟(gou)道(dao)(dao)结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)工作(zuo)(zuo)时，需(xu)要外加如图1所示(shi)的(de)(de)(de)(de)偏置(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)压（鼠标(biao)单击图1中(zhong)“结(jie)型(xing)场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)原理(li)”)，即在栅(zha)-源极(ji)(ji)(ji)间加一负电(dian)(dian)(dian)(dian)压(vGS＜0)，使(shi)栅(zha)-源极(ji)(ji)(ji)间的(de)(de)(de)(de)P+N结(jie)反偏，栅(zha)极(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)流iG≈0，场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)呈现很高的(de)(de)(de)(de)输入电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(高达(da)108W左右)。在漏(lou)-源极(ji)(ji)(ji)间加一正电(dian)(dian)(dian)(dian)压 (vDS＞0)，使(shi)N沟(gou)道(dao)(dao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)多数载流子(zi)电(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)在电(dian)(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)作(zuo)(zuo)用下由源极(ji)(ji)(ji)向漏(lou)极(ji)(ji)(ji)作(zuo)(zuo)漂移(yi)运动，形成漏(lou)极(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)流iD。iD的(de)(de)(de)(de)大小主要受栅(zha)-源电(dian)(dian)(dian)(dian)压vGS控(kong)制，同(tong)时也受漏(lou) -源电(dian)(dian)(dian)(dian)压vDS的(de)(de)(de)(de)影响(xiang)。因(yin)此(ci)，讨(tao)论(lun)场(chang)(chang)效(xiao)应管(guan)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)原理(li)就(jiu)是讨(tao)论(lun)栅(zha)-源电(dian)(dian)(dian)(dian)压vGS对沟(gou)道(dao)(dao)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻及(ji)漏(lou)极(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)流iD的(de)(de)(de)(de)控(kong)制作(zuo)(zuo)用，以及(ji)漏(lou)-源电(dian)(dian)(dian)(dian)压vDS对漏(lou)极(ji)(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)流iD 的(de)(de)(de)(de)影响(xiang)。

（1）栅极(ji)电压VGS对iD的控(kong)制作用(yong)

为便(bian)于(yu)讨(tao)论，先假设(she)漏-源极间(jian)所加(jia)(jia)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)压(ya)(ya)vDS=0。当栅-源电(dian)(dian)压(ya)(ya)vGS=0时(shi)(shi)，沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)较(jiao)宽(kuan)，其电(dian)(dian)阻(zu)(zu)较(jiao)小(xiao)，如图1(a)所示(shi)。当vGS<0，且其大(da)(da)(da)小(xiao)增加(jia)(jia)时(shi)(shi)，在(zai)(zai)这个(ge)反偏电(dian)(dian)压(ya)(ya)的(de)(de)(de)作用下，两个(ge)P+N结(jie)耗(hao)尽层将(jiang)加(jia)(jia)宽(kuan)。由于(yu)N区掺杂(za)浓度(du)(du)小(xiao)于(yu)P+区，因(yin)此，随(sui)着|vGS| 的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，耗(hao)尽层将(jiang)主要向N沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)中扩展，使(shi)(shi)沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)变窄，沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)增大(da)(da)(da)，如图1(b)所示(shi)。当|vGS|进(jin)一步增大(da)(da)(da)到一定值|VP| 时(shi)(shi)，两侧的(de)(de)(de)耗(hao)尽层将(jiang)在(zai)(zai)沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)中央合拢(long)，沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)全部被夹(jia)断，如图1(c)所示(shi)。由于(yu)耗(hao)尽层中没有载(zai)流子，因(yin)此这时(shi)(shi)漏-源极间(jian)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)将(jiang)趋于(yu)无穷大(da)(da)(da)，即使(shi)(shi)加(jia)(jia)上(shang)一定的(de)(de)(de) 电(dian)(dian)压(ya)(ya)vDS，漏极电(dian)(dian)流iD也将(jiang)为零。这时(shi)(shi)的(de)(de)(de)栅-源电(dian)(dian)压(ya)(ya)称(cheng)为夹(jia)断电(dian)(dian)压(ya)(ya)，用VP表(biao)示(shi)。上(shang)述分析(xi)表(biao)明，改变栅源电(dian)(dian)压(ya)(ya)vGS的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)小(xiao)，可以有效(xiao)地(di)控制沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)小(xiao)。若(ruo)同(tong)时(shi)(shi)在(zai)(zai)漏源-极间(jian)加(jia)(jia)上(shang)固定的(de)(de)(de)正向电(dian)(dian)压(ya)(ya)vDS，则漏极电(dian)(dian)流iD将(jiang)受(shou)vGS的(de)(de)(de)控制，|vGS|增大(da)(da)(da)时(shi)(shi)，沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)增大(da)(da)(da)，iD减(jian)小(xiao)。上(shang)述效(xiao)应也可以看作是栅 -源极间(jian)的(de)(de)(de)偏置电(dian)(dian)压(ya)(ya)在(zai)(zai)沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)两边(bian)建立了电(dian)(dian)场(chang)，电(dian)(dian)场(chang)强(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)小(xiao)控制了沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)宽(kuan)度(du)(du)，即控制了沟(gou)(gou)道(dao)(dao)(dao)(dao)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)小(xiao)，从而(er)控制了漏极电(dian)(dian)流iD的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)小(xiao)。

（2）漏电电压VDS对iD的影响

设vGS值固定，且VP

随着vDS的进一(yi)步增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，靠近漏(lou)极(ji)(ji)一(yi)端的P+N结(jie)上(shang)(shang)承(cheng)受的反(fan)向(xiang)电(dian)(dian)(dian)压(ya)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，这(zhei)里的耗尽(jin)层相应变宽，沟(gou)道(dao)(dao)电(dian)(dian)(dian)阻相应增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，iD随vDS上(shang)(shang)升的速度(du)趋缓。当(dang)vDS增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到vDS=vGS-VP，即(ji)(ji)(ji)vGD=vGS -vDS=VP(夹断电(dian)(dian)(dian)压(ya))时，漏(lou)极(ji)(ji)附近的耗尽(jin)层即(ji)(ji)(ji)在A点(dian)处合拢，如(ru)(ru)图2(b)所示，这(zhei)种状态(tai)称(cheng)为预(yu)夹断。与(yu)前面讲过的整个沟(gou)道(dao)(dao)全被夹断不(bu)(bu)(bu)同，预(yu)夹断后，漏(lou)极(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)流iD≠0。因(yin)(yin)为这(zhei)时沟(gou)道(dao)(dao)仍(reng)然存在，沟(gou)道(dao)(dao)内的电(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)仍(reng)能使多数载流子(电(dian)(dian)(dian)子)作(zuo)(zuo)漂(piao)移运动(dong)，并被强(qiang)电(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)拉向(xiang)漏(lou)极(ji)(ji)。若vDS继续增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，使 vDS＞vGS－VP,即(ji)(ji)(ji)vGD＜VP时，耗尽(jin)层合拢部分会(hui)有(you)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，即(ji)(ji)(ji)自A点(dian)向(xiang)源极(ji)(ji)方向(xiang)延伸，如(ru)(ru)图2(c)，夹断区(qu)的电(dian)(dian)(dian)阻越来(lai)越大(da)，但漏(lou)极(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)流iD却基(ji)(ji)本(ben)(ben) 上(shang)(shang)趋于饱(bao)和，iD不(bu)(bu)(bu)随vDS的增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)。因(yin)(yin)为这(zhei)时夹断区(qu)电(dian)(dian)(dian)阻很大(da)，vDS的增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)量主要降(jiang)落在夹断区(qu)电(dian)(dian)(dian)阻上(shang)(shang)，沟(gou)道(dao)(dao)电(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)强(qiang)度(du)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)不(bu)(bu)(bu)多，因(yin)(yin)而(er)iD基(ji)(ji)本(ben)(ben)不(bu)(bu)(bu)变。但 当(dang)vDS增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到大(da)于某一(yi)极(ji)(ji)限值(用V(BR)DS表示)后，漏(lou)极(ji)(ji)一(yi)端P+N结(jie)上(shang)(shang)反(fan)向(xiang)电(dian)(dian)(dian)压(ya)将使P+N结(jie)发(fa)生(sheng)雪崩击穿(chuan)，iD会(hui)急剧增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，正常工作(zuo)(zuo)时vDS不(bu)(bu)(bu)能超过V(BR)DS。

（3）从结型场效应管正常工作时的原理可知：

① 结型场效应管栅极(ji)与沟(gou)道之间(jian)的P+N结是(shi)反向偏置(zhi)的，因此(ci)，栅极(ji)电流iG≈0，输入阻抗很高。

② 漏极电(dian)流(liu)受(shou)栅-源电(dian)压vGS控制，所以场效(xiao)应(ying)管(guan)是电(dian)压控制电(dian)流(liu)器(qi)件。

③ 预夹断前(qian)，即vDS较(jiao)小时，iD与(yu)vDS间基本呈线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。P沟(gou)道结(jie)型(xing)场效(xiao)应(ying)管工作时，电源的极(ji)性与(yu)N沟(gou)道结(jie)型(xing)场效(xiao)应(ying)管的电源极(ji)性相反。

联系方(fang)式：邹(zou)先生

联(lian)系(xi)电(dian)话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区(qu)车公庙天(tian)安数码城天(tian)吉大(da)厦(sha)CD座(zuo)5C1

请搜(sou)微信公(gong)众号(hao):“KIA半导体”或扫一扫下图“关(guan)注(zhu)”官方(fang)微信公(gong)众号(hao)

请(qing)“关注”官方微信公众(zhong)号:提供  MOS管  技术帮助