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MOSFET场效应晶体管的基础知识介绍

MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)也叫金属氧化物半导体场效应晶体管,简称MOS管,是一种场效应管。MOSFET成为当前最广泛应用的半导体器件,MOS管广泛应用于各种电子设备中,包括电源、电脑、电视等。前文介绍了MOS管开关电路设计详解,本文会详细的介绍MOSFET场效应管结构、工作原理、分类、主要特性及应用等。

MOS管晶体管

MOSFET场效应晶体管的结构

MOSFET场效应晶体管基本上构成有源区(source)、漏区(drain)和栅区(gate)三部分。在N沟道MOSFET中,一个P型衬底(substrate)上,N型沉积形成源区和漏区,其间沉积绝缘材料(通常是氧化硅)形成栅极。通过改变栅极的电压来改变沟道中的载流子浓度,从而改变源漏间的电导。

MOSFET晶体管

MOSFET场效应晶体管工作原理

MOS管工作原理,在N沟道MOSFET中,当栅极电压(Vgs)高于阈值电压(Vth)时,会在源和漏之间形成一个N型导电沟道。在这种情况下,沟道上的电子可以自由的由源极流向漏极,整个器件则由阻断状态变为导通状态。当源漏电压足够大时,即使增加栅压,也不再增加源漏电流,此时MOSFET处于饱和状态。

MOSFET的工作原理

MOSFET场效应晶体管分类

MOS管分类,是按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式:MOS管又分耗尽型与增强型,所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类:N沟道消耗型、N沟道增强型、P沟道消耗型、P沟道增强型。

MOSFET的分类

MOSFET场效应晶体管主要特性

  1. 高输入阻抗MOS管栅电极和源漏区之间有绝缘层,只有微弱的栅电流,所以MOSFET的输入阻抗很高,接近于无穷大。

  2. 低输出阻抗:由于MOSFET是电压控制器件,其源漏间电流可随输入电压的改变而改变,所以其输出阻抗很小。

  3. 恒流性MOSFET在饱和区工作时,即使源漏电压有所变化,其电流也几乎不变,因此MOSFET具有很好的恒流性。

MOSFET的应用

  1. 开关电路:由于MOSFET具有开关速度快、功耗小、驱动电压低等特性,因此在开关电路中有广泛应用,尤其在高频开关电源中使用。

  2. 模拟电路:例如在运算放大器中,MOSFET的高输入阻抗有利于提高运放的输入阻抗。

  3. 数字电路:在具有高集成度的数字逻辑电路、微处理器、存储芯片等中,均广泛使用了MOSFET。

以上是对于MOSFET基本知识的一个初步介绍,MOSFET是一个深度而广泛的学问,还有很多深入的知识需要通过专业书籍和学习来理解。

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