什么是P溝道MOSFET?
溝道主要由空穴形式的電荷載流子組成的 MOSFET 稱為 p 溝道 MOSFET。一旦該 MOSFET 被激活,大多數電荷載流子(如空穴)將在整個溝道中移動。該 MOSFET 與 N 溝道 MOSFET 不同,因為在 N MOSFET 中,大多數電荷載流子是電子。增強模式和耗盡模式下的P 溝道 MOSFET 符號如下所示。
P 溝道 MOSFET 包括一個 P 溝道區域,該區域布置在源極 (S) 和漏極 (D) 等兩個端子之間,而主體是 n 區域。與 N 溝道 MOSFET 類似,此類 MOSFET 也包括源極、漏極和柵極三個端子。此處,源極和漏極端子均采用 p 型材料重摻雜,并且該 MOSFET 中使用的襯底類型為 n 型。
P 溝道 MOSFET 中的大多數電荷載流子是空穴,與 N 溝道 MOSFET 中使用的電子相比,這些電荷載流子的遷移率較低。 p 溝道和 n 溝道 MOSFET 之間的主要區別在于,在 p 溝道中,需要從 Vgs(柵極端子到源極)施加負電壓才能激活 MOSFET,而在 n 溝道中,需要正 VGS 電壓。因此,這使得 P 溝道型 MOSFET 成為高側開關的完美選擇。
每當我們在該 MOSFET 的柵極端子上施加負 (-) 電壓時,氧化層下方可用的電荷載流子(如電子)就會被向下推入襯底中。因此空穴占據的耗盡區與施主原子相連。因此,負 (-) 柵極電壓會將空穴從漏極區域和 p+ 源極吸引到溝道區域。
什么是N溝道MOSFET?
一種 MOSFET 溝道由大多數電荷載流子(如電子)作為電流載流子組成的 MOSFET,稱為 N 溝道 MOSFET。一旦該 MOSFET 導通,大多數電荷載流子將在整個通道中移動。該 MOSFET 與 P 溝道 MOSFET 形成對比。
N 溝道 MOSFET 符號如下所示。該 MOSFET 包括源極、漏極和柵極三個端子。對于n溝道MOSFET,箭頭符號方向為向內。因此,箭頭符號指定通道類型,如 P 通道或 N 通道。
下圖顯示了 基本的 N 溝道 MOSFET 內部結構 。 MOSFET 有漏極、柵極和源極三個連接。門和通道之間不存在直接連接。柵電極是電絕緣的,因此有時被稱為 IGFET 或 絕緣柵場效應晶體管 。
該MOSFET包括N-溝道區,位于源極和漏極端子的中間。它是一個三端器件,其中端子為 G(柵極)、D(漏極)和 S(源極)。在該晶體管中,源極和漏極是重摻雜的 n+ 區域,而主體或襯底是 P 型。
該 MOSFET 包括位于源極和漏極端子中間的 N 溝道區域。它是一個三端器件,其中端子為 G(柵極)、D(漏極)和 S(源極)。在此 FET 中,源極和漏極為重摻雜 n+ 區域,主體或襯底為 P 型。
在這里,通道是在電子到達時創建的。 +ve 電壓還將電子從 n+ 源極和漏極區域吸引到溝道中。一旦在漏極和源極之間施加電壓,電流就會在源極和漏極之間自由流動,并且柵極處的電壓僅控制溝道內的電荷載流子電子。類似地,如果我們在柵極端子施加 –ve 電壓,則在氧化層下方會形成空穴溝道。
什么是MOSFET?
MOSFET,全稱為Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,即金屬氧化物半導體場效應晶體管,是一種半導體器件。這種晶體管利用控制輸入回路的電場效應來控制輸出回路的電流,因此被稱為場效應晶體管。MOSFET主要由源極(Source)、柵極(Gate)、漏極(Drain)和主體(Body)四個端子組成,其中主體通常與源極端子連接,形成三端子器件。
MOSFET 基本上是一種利用場效應的晶體管。 MOSFET 代表金屬氧化物場效應晶體管 ,具有柵極。柵極電壓決定器件的電導率。根據這個柵極電壓,我們可以改變電導率,因此我們可以將其用作開關或放大器,就像我們使用晶體管作為開關或放大器一樣。
雙極結型晶體管(BJT) 具有基極、發射極和集電極,而 MOSFET 則具有柵極、漏極和源極連接。除了引腳配置之外,BJT 需要電流才能工作,MOSFET 需要電壓。
MOSFET 提供非常高的輸入阻抗并且非常容易偏置。因此,對于線性小型放大器來說,MOSFET 是一個絕佳的選擇。當我們將 MOSFET 偏置在飽和區(中心固定 Q 點)時,就會發生線性放大。
MOSFET的種類有很多,按導電溝道可分為P溝道和N溝道,按柵極電壓幅值可分為耗盡型和增強型。在功率MOSFET中,N溝道增強型是主要的類型。MOSFET的尺寸非常小,因此既可以作為核心也可以作為集成電路,在單個芯片中進行設計和制造。
MOSFET的應用電路
1、簡單的MOSFET開關電路
下圖顯示了 N 溝道 MOSFET 和 P 溝道 MOSFET 的最簡單配置。
MOSFET 柵極通過電源電壓快速充電,從而將其打開。但是,如果在打開 MOSFET 后不去管柵極會怎樣呢?一旦電源從柵極移除,MOSFET 仍保持導通狀態!
就像普通電容器一樣,柵極會保留電荷,直到電荷被移除或通過非常小的柵極漏電流泄漏出去,為了消除這些電荷,必須對柵極進行放電。這可以通過將柵極連接回源極端子來完成。但是如果驅動電路使柵極保持浮動怎么辦?如果雜散電荷在柵極中積累得足以使柵極電壓超過閾值,則 MOSFET 會意外導通,這可能會損壞下游電路。因此,柵極和源極之間經常會出現 下拉/上拉電阻 ,每當柵極電壓被移除時,該電阻就會從柵極移除電荷。最好添加一個上拉/下拉電阻無論驅動器的類型如何,MOSFET 的柵極之間都會存在這種情況。 10K 很值。
MOSFET 的柵極非常敏感,因為將柵極與溝道絕緣的氧化層非常薄。大多數功率MOSFET的額定柵源電壓僅為±20V!因此,在柵極上安裝齊納二極管是一個很好的預防措施
由于柵極電容與引線電感相結合會導致開關時產生振鈴,可以通過添加與柵極串聯的小電阻(約 10Ω)來減輕振鈴。最終的 MOSFET 柵極電路如下圖所示。
MOSFET 的柵極通常不會吸取任何電流(除了小漏電流外),但當用于需要快速打開和關閉的開關應用時,柵極電容必須快速充電和放電。這需要一些電流,在這些情況下,需要柵極驅動器,其可以采用分立電路、柵極驅動 IC或柵極驅動變壓器的形式。
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