場(chǎng)效應管(FET)是一種通過(guò)電場(chǎng)效應控制電流的半導體器件,它主要包括結型(JFET)和絕緣柵型(MOSFET)兩大類(lèi)。這些器件在電子電路中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色,它們的工作原理和特性決定了它們在不同應用中的適用性。
場(chǎng)效應管的類(lèi)型及其工作原理
結型場(chǎng)效應管(JFET):
結構:JFET有兩種結構形式,N溝道結型和P溝道結型。它們都具有三個(gè)電極:柵極、漏極和源極。
工作原理:以N溝道結型場(chǎng)效應管為例,其工作原理是通過(guò)柵極電壓控制PN結形成的耗盡區,從而改變漏極和源極之間導電溝道的寬度,實(shí)現對漏極電流的控制。JFET通常為耗盡型,意味著(zhù)在沒(méi)有柵極電壓時(shí),溝道已經(jīng)存在,施加負電壓可以進(jìn)一步增加耗盡區,減少溝道寬度,從而降低漏極電流。
絕緣柵場(chǎng)效應管(MOSFET):
結構:MOSFET由金屬、氧化物和半導體組成,因此也稱(chēng)為金屬-氧化物-半導體場(chǎng)效應管。它也有N溝道型和P溝道型,每種又分為增強型和耗盡型。
工作原理:以N溝道增強型MOSFET為例,它通過(guò)柵極電壓控制“感應電荷”的多少,改變導電溝道的狀況,從而控制漏極電流。在制造過(guò)程中,通過(guò)工藝在絕緣層中形成大量正離子,使得在交界面的另一側能感應出較多的負電荷,形成導電溝道。增強型MOSFET在柵極電壓為零時(shí)不形成溝道,只有在施加正電壓后才能導電。
場(chǎng)效應管的不同導電方式
耗盡型:在柵壓為零時(shí),已經(jīng)存在較大的漏極電流。
增強型:在柵壓為零時(shí),漏極電流為零,必須施加一定的柵壓后才能形成導電溝道,從而產(chǎn)生漏極電流。
場(chǎng)效應管的應用
場(chǎng)效應管因其高輸入阻抗、低噪聲和抗輻射能力強等特點(diǎn),在各種電子設備中有著(zhù)廣泛的應用,如放大器、開(kāi)關(guān)電源、馬達驅動(dòng)、照明調光等。它們的單極型導電特性使得場(chǎng)效應管在集成電路中占據了重要地位,尤其是在大規模和超大規模集成電路中的應用。
在選擇場(chǎng)效應管時(shí),需要考慮其直流參數、交流參數和極限參數,以確保器件能夠在特定的應用中安全有效地工作。通過(guò)理解不同類(lèi)型場(chǎng)效應管的工作原理和特性,工程師可以為他們的電路設計選擇合適的器件。