咱繼續盤MOS管。
一個選擇題
照例,先拋出一個選擇題:如下兩幅圖所示,兩組Id-Vgs傳輸特性曲線分別對應哪個管子?圖1對應(? ),圖2對應(? )
A:BJT;
B:N溝道-增強型-MOS管;
C:N溝道-耗盡型-MOS管;
D:N溝道-JFET;
提示1:忽略3個差異點:①忽略Id的大小(不用管0.3A還是5A,不重要);②忽略傳輸特性曲線的弧度及斜率(不是今天討論的重點);③忽略Vds的數值(不用管是15V,還是5V,不重要)。
提示2:注意過零點。
在這里,二火可以拍著胸脯講:這個問題你在網上很難搜得到。估計有一部分工程師(可能是多數)不知道兩者的區別及其代表的含義,即便是已經給出了提示。
FET的傳輸特性曲線
想要弄清楚上面的問題,我們首先得知道場效應管的傳輸特性曲線是什么。
場效應管(FET)的柵極輸入端基本沒有電流,如此也沒有必要研究輸入電壓與電流的關系,所以我們很少討論FET的輸入特性。但是FET是壓控型器件,可以通過柵-源電壓Vgs來控制漏極電流Id,所以就有了轉移特性:
前提:漏-源電壓Vds保持一個固定值。這個數值,不同廠家不同型號在定義轉移特性曲線時,可能不同。
以Nexperia的PMX100UNE(MOS管-N溝道-增強型)為例,如下圖所示,Vds=5V。而上面問題中給出的圖2,Vds=15V。
值得一提的是:上圖提供的Id-Vgs傳輸特性曲線和上面問題中給出的曲線都不一樣。你再考慮下是為什么?
尋找差異
說完傳輸特性曲線,我們再看看問題中圖片的差異點。
如上圖綠色箭頭所指,圖1中在Vgs=0V時,Id=0.21A;在Vgs>0V時,Id繼續增大;圖2中在Vgs=0V時,Id=5A;沒有Vgs>0V的情況。
根據題目提示,忽略Id的大小差異和曲線弧度。那就剩下:
①圖1在Vgs>0時,Id繼續增大;
②圖2在Vgs>0時,沒有Id的數值。
為什么圖2中沒有展現Vgs>0的情況?是原本就是沒有,還是省略了?如果不知道,請繼續往下看。
3種傳輸特性曲線
圖3,Vgs都是正值,給出的是N溝道-增強型-MOS管的傳輸特性曲線。而我們知道,MOS管不光有增強型,還有耗盡型。
圖1,Vgs一部分是負值,一部分是正值,給出的就是N溝道-耗盡型-MOS管的傳輸特性曲線。
圖2,Vgs都是負值,給出的是N溝道-JFET(結型場效應管)的傳輸特性曲線。尤其要說明下,JFET的Vgs不能為正,必須為負電壓。
這樣描述可能不直觀。我們看下N溝道-JFET的構造,如下圖所示,柵極和源極之間就是一個耗盡層(PN結)。如果給柵-源之間Vgs加上正電壓,PN結正偏,柵-源極會直接導通,根本起不到控制作用。所以,N-JFET的Vgs必須為負電壓。
公布答案
圖1對應的是選項C,是N溝道-耗盡型-MOS管的轉移特性,圖2對應的是選項D,是N溝道-JFET的轉移特性。耗盡型NMOS的Vgs可以大于0,但N-JFET的Vgs只能為負電壓。
圖2中沒有展現Vgs>0的情況,不是省略,而是因為Vgs不允許大于0,這是區分N溝道耗盡型MOS和N溝道JFET的關鍵點。
審核編輯:劉清