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导体场效应晶体管
阅读:3950时间:2017-11-29 09:45:44

导体场效应晶体管是由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管,它属于电压控制型半导体器件。
根据三极管的原理开发出的新一代放大元件,有3个极性,栅极,漏极,源极,它的特点是栅极的内阻极高,采用二氧化硅材料的可以达到几百兆欧,属于电压控制型器件。

特点

  具有输入电阻高(100000000~1000000000Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

作用

  场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.
  场效应管可以用作电子开关.
  场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.

分类

  按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种。
  按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
  场效应晶体管可分为:结场效应晶体管和MOS场效应晶体管,而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类

主要参数

  IDSS—饱和漏源电流.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压UGS=0时的漏源电流.
  Up—夹断电压.是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压.
  Ut—开启电压.是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压.
  gM—跨导.是表示栅源电压UGS—对漏极电流ID的控制能力,即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值.gM是衡量场效应管放大能力的重要参数.
  BVDS—漏源击穿电压.是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BVDS.
  PDSM—耗散功率,也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的漏源耗散功率.使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量.
  IDSM—漏源电流.是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的电流.场效应管的工作电流不应超过IDSM
  Cds---漏-源电容
  Cdu---漏-衬底电容
  Cgd---栅-源电容
  Cgs---漏-源电容
  Ciss---栅短路共源输入电容
  COSS---栅短路共源输出电容
  CRSS---栅短路共源反向传输电容
  D---占空比(占空系数,外电路参数)
  di/dt---电流上升率(外电路参数)
  dv/dt---电压上升率(外电路参数)
  ID---漏极电流(直流)
  IDM---漏极脉冲电流
  ID(on)---通态漏极电流
  IDQ---静态漏极电流(射频功率管)
  IDS---漏源电流
  IDSM---漏源电流
  IDSS---栅-源短路时,漏极电流
  IDS(sat)---沟道饱和电流(漏源饱和电流)
  IG---栅极电流(直流)
  IGF---正向栅电流
  IGR---反向栅电流
  IGDO---源极开路时,截止栅电流
  IGSO---漏极开路时,截止栅电流
  IGM---栅极脉冲电流
  IGP---栅极峰值电流
  IF---二极管正向电流
  IGSS---漏极短路时截止栅电流
  IDSS1---对管管漏源饱和电流
  IDSS2---对管第二管漏源饱和电流
  Iu---衬底电流
  Ipr---电流脉冲峰值(外电路参数)
  gfs---正向跨导
  Gp---功率增益
  Gps---共源极中和高频功率增益
  gpg---共栅极中和高频功率增益
  GPD---共漏极中和高频功率增益
  ggd---栅漏电导
  gds---漏源电导
  K---失调电压温度系数
  Ku---传输系数
  L---负载电感(外电路参数)
  LD---漏极电感
  Ls---源极电感
  rDS---漏源电阻
  rDS(on)---漏源通态电阻
  rDS(of)---漏源断态电阻
  rGD---栅漏电阻
  rgs---栅源电阻
  Rg---栅极外接电阻(外电路参数)
  RL---负载电阻(外电路参数)
  R(th)jc---结壳热阻
  R(th)ja---结环热阻
  PD---漏极耗散功率
  PDM---漏极允许耗散功率
  PIN--输入功率
  POUT---输出功率
  PPK---脉冲功率峰值(外电路参数)
  to(on)---开通延迟时间
  td(off)---关断延迟时间
  ti---上升时间
  ton---开通时间
  toff---关断时间
  tf---下降时间
  trr---反向恢复时间
  Tj---结温
  Tjm---允许结温
  Ta---环境温度
  Tc---管壳温度
  Tstg---贮成温度
  VDS---漏源电压(直流)
  VGS---栅源电压(直流)
  VGSF--正向栅源电压(直流)
  VGSR---反向栅源电压(直流)
  VDD---漏极(直流)电源电压(外电路参数)
  VGG---栅极(直流)电源电压(外电路参数)
  Vss---源极(直流)电源电压(外电路参数)
  VGS(th)---开启电压或阀电压
  V(BR)DSS---漏源击穿电压
  V(BR)GSS---漏源短路时栅源击穿电压
  VDS(on)---漏源通态电压
  VDS(sat)---漏源饱和电压
  VGD---栅漏电压(直流)
  VSU---源衬底电压(直流)
  VDU---漏衬底电压(直流)
  VGu---栅衬底电压(直流)
  Zo---驱动源内阻
  η---漏极效率(射频功率管)
  Vn---噪声电压
  aID---漏极电流温度系数
  ards---漏源电阻温度系数

结型场效应管的管脚识别

  判定栅极G:将万用表拨至R×1k档,用万用表的负极任意接一电极,另一只表笔依次去接触其余的两个极,测其电阻.若两次测得的电阻值近似相等,则负表笔所接触的为栅极,另外两电极为漏极和源极.漏极和源极互换,若两次测出的电阻都很大,则为N沟道;若两次测得的阻值都很小,则为P沟道.
  判定源极S、漏极D:
  在源-漏之间有一个PN结,因此根据PN结正、反向电阻存在差异,可识别S极与D极.用交换表笔法测两次电阻,其中电阻值较低(一般为几千欧至十几千欧)的一次为正向电阻,此时黑表笔的是S极,红表笔接D极.

与晶体三极管的比较

  场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件.在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管.
  晶体三极管与场效应管工作原理完全不同,但是各极可以近似对应以便于理解和设计:
  晶体管:基极发射极集电极
  场效应管:栅极源极漏极
  要注意的是,晶体管(NPN型)设计发射极电位比基极电位低(约0.6V),场效应管源极电位比栅极电位高(约0.4V)。
  场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电,被称之为双极型器件.
  有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好.
  场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用.

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