MOS场效应管的工作原理

发布时间:2023-08-04
mos场效应管也被称为mos fet,即metal oxide semiconductor field effect transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的是增强型mos场效应管。它可分为npn型和pnp型。npn型通常称为n沟道型,pnp型通常称p沟道型。由图可看出,对于n沟道型的场效应管其源极和漏极接在n型半导体上,同样对于p沟道的场效应管其源极和漏极则接在p型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称场电压)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。
为解释mos场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含一个p—n结的二极管的工作过程。,我们知道在二极管加上正向电压(p端接正极,n端接负极)时,二极管导通,其pn结有电流通过。这是因在p型半导体端为正电压时,n型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的p型半导体端,而p型半导体端内的正电子则朝n型半导体端运动,从而形成导通电流。同理,当二极管加上反向电压(p端接负极,n端接正极时,这时在p型半导体端为负电压,正电子被聚集在p型半导体端,负电子则聚集在n型半导体端,电子不移动,其pn结没有电流流过,二极管截止。
对于场效应管在栅极没有电压时,有前面的分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处于截止状态,当有一个正电压加在n沟道的mos场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时n型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个n沟道之间的p型半导体中.从而形成电流,使源极和漏极之间导通。我们也可以想象为两个n型半导体之间为一条沟,栅极电压的建立相当于为他们之间搭了一座桥梁,该桥梁的大小由栅压决定。
下面简述一下用c—mos场效应管(增强型mos场效应管)组成的应用电路的工作过程.电路将一个增强型p沟道mos场校官和一个增强型n沟道mos场效应管组合在一起使用。当输入端为底电平时,p沟道mos场效应管导通,输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时,n沟道mos场效应管导通,输出端与电源地接通。在该电路中,p沟道mos场效应管和n沟道场效应管总是在相反的状态下工作,其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响,使得栅压在还没有到0v,通常在栅极电压小于1v到2v时,mos场效应管即被关断。不同场效应管关断电压略有不同。也以为如此,使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路
由以上分析我们可以画出原理图中mos场效应管部分的工作过程.工作原理同前所述,这种低电压、大电流、频率为50hz的交变信号通过变压器的低压绕组时,会在变压器的高压侧感应出高压交流电压,完成直流到交流的转换。这里需要注意的是,在某些情况下,如振荡部分停止工作时,变压器的低压侧有时会有很大的电流通过,所以该电路的保险丝不能省略或短接。
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