MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理

發(fā)布時(shí)間:2023-08-04
mos場(chǎng)效應(yīng)管也被稱為mos fet,即metal oxide semiconductor field effect transistor(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)的縮寫。它一般有耗盡型和增強(qiáng)型兩種。本文使用的是增強(qiáng)型mos場(chǎng)效應(yīng)管。它可分為npn型和pnp型。npn型通常稱為n溝道型,pnp型通常稱p溝道型。由圖可看出,對(duì)于n溝道型的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在n型半導(dǎo)體上,同樣對(duì)于p溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在p型半導(dǎo)體上。我們知道一般三極管是由輸入的電流控制輸出的電流。但對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管,其輸出電流是由輸入的電壓(或稱場(chǎng)電壓)控制,可以認(rèn)為輸入電流極小或沒有輸入電流,這使得該器件有很高的輸入阻抗,同時(shí)這也是我們稱之為場(chǎng)效應(yīng)管的原因。
為解釋mos場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理,我們先了解一下僅含一個(gè)p—n結(jié)的二極管的工作過程。,我們知道在二極管加上正向電壓(p端接正極,n端接負(fù)極)時(shí),二極管導(dǎo)通,其pn結(jié)有電流通過。這是因在p型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí),n型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的p型半導(dǎo)體端,而p型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝n型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng),從而形成導(dǎo)通電流。同理,當(dāng)二極管加上反向電壓(p端接負(fù)極,n端接正極時(shí),這時(shí)在p型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓,正電子被聚集在p型半導(dǎo)體端,負(fù)電子則聚集在n型半導(dǎo)體端,電子不移動(dòng),其pn結(jié)沒有電流流過,二極管截止。
對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管在柵極沒有電壓時(shí),有前面的分析可知,在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過,此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài),當(dāng)有一個(gè)正電壓加在n溝道的mos場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí),由于電場(chǎng)的作用,此時(shí)n型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來而涌向柵極,但由于氧化膜的阻擋,使得電子聚集在兩個(gè)n溝道之間的p型半導(dǎo)體中.從而形成電流,使源極和漏極之間導(dǎo)通。我們也可以想象為兩個(gè)n型半導(dǎo)體之間為一條溝,柵極電壓的建立相當(dāng)于為他們之間搭了一座橋梁,該橋梁的大小由柵壓決定。
下面簡述一下用c—mos場(chǎng)效應(yīng)管(增強(qiáng)型mos場(chǎng)效應(yīng)管)組成的應(yīng)用電路的工作過程.電路將一個(gè)增強(qiáng)型p溝道m(xù)os場(chǎng)校官和一個(gè)增強(qiáng)型n溝道m(xù)os場(chǎng)效應(yīng)管組合在一起使用。當(dāng)輸入端為底電平時(shí),p溝道m(xù)os場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源正極接通。當(dāng)輸入端為高電平時(shí),n溝道m(xù)os場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出端與電源地接通。在該電路中,p溝道m(xù)os場(chǎng)效應(yīng)管和n溝道場(chǎng)效應(yīng)管總是在相反的狀態(tài)下工作,其相位輸入端和輸出端相反。通過這種工作方式我們可以獲得較大的電流輸出。同時(shí)由于漏電流的影響,使得柵壓在還沒有到0v,通常在柵極電壓小于1v到2v時(shí),mos場(chǎng)效應(yīng)管即被關(guān)斷。不同場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷電壓略有不同。也以為如此,使得該電路不會(huì)因?yàn)閮晒芡瑫r(shí)導(dǎo)通而造成電源短路
由以上分析我們可以畫出原理圖中mos場(chǎng)效應(yīng)管部分的工作過程.工作原理同前所述,這種低電壓、大電流、頻率為50hz的交變信號(hào)通過變壓器的低壓繞組時(shí),會(huì)在變壓器的高壓側(cè)感應(yīng)出高壓交流電壓,完成直流到交流的轉(zhuǎn)換。這里需要注意的是,在某些情況下,如振蕩部分停止工作時(shí),變壓器的低壓側(cè)有時(shí)會(huì)有很大的電流通過,所以該電路的保險(xiǎn)絲不能省略或短接。
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