在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng),在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性,通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng),實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門極下部附近,由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID的飽和現(xiàn)象。其次,VGS向負(fù)的方向變化,讓VGS=VGS(off),此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。而且VDS的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上,將電子拉向漂移方向的電場(chǎng),只有靠近源極的很短部分,這更使電流不能流通。場(chǎng)效應(yīng)管的靈敏度較高,可以實(shí)現(xiàn)精確的電流控制?;葜輬?chǎng)效應(yīng)管加工
結(jié)型場(chǎng)管腳識(shí)別,場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極,源極和漏極分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬(wàn)用表置于R×1k檔,用兩表筆分別測(cè)量每?jī)蓚€(gè)管腳間的正、反向電阻。當(dāng)某兩個(gè)管腳間的正、反向電阻相等,均為數(shù)KΩ時(shí),則這兩個(gè)管腳為漏極D和源極S(可互換),余下的一個(gè)管腳即為柵極G。對(duì)于有4個(gè)管腳的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,另外一極是屏蔽極(使用中接地)。判定柵極,用萬(wàn)用表黑表筆碰觸管子的一個(gè)電極,紅表筆分別碰觸另外兩個(gè)電極。若兩次測(cè)出的阻值都很大,說(shuō)明均是反向電阻,該管屬于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管,黑表筆接的也是柵極。制造工藝決定了場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極是對(duì)稱的,可以互換使用,并不影響電路的正常工作,所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。注意不能用此法判定絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。因?yàn)檫@種管子的輸入電阻極高,柵源間的極間電容又很小,測(cè)量時(shí)只要有少量的電荷,就可在極間電容上形成很高的電壓,容易將管子損壞?;葜輬?chǎng)效應(yīng)管加工選擇場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),應(yīng)考慮其耐壓、耐流等參數(shù),以確保其在工作環(huán)境中能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
場(chǎng)效應(yīng)管(FET)是利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件,并以此命名,場(chǎng)效應(yīng)管[2]是常見(jiàn)的電子元件,屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高(10^8~10^9Ω)、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)。場(chǎng)效應(yīng)晶體管于1925年由Julius Edgar Lilienfeld和于1934年由Oskar Heil分別發(fā)明,但是實(shí)用的器件一直到1952年才被制造出來(lái)(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管),1960年Dawan Kahng發(fā)明了金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,從而大部分代替了JFET,對(duì)電子行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。
場(chǎng)效應(yīng)管的分類:場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)因有兩個(gè)PN結(jié)而得名,絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(JGFET)則因柵極與其它電極完整絕緣而得名。它們由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,也稱為單極型晶體管,屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。我們常說(shuō)的MOS管就是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中的一種,它也是應(yīng)用較普遍的一種,所以這一節(jié)接下的內(nèi)容我們主要通過(guò)介紹MOS管來(lái)了解場(chǎng)效應(yīng)晶體管。MOSFET有分為增強(qiáng)型和耗盡型兩大類,增強(qiáng)型和耗盡型每一類又有NMOS和PMOS,和三極管中的PNP和NPN類似。場(chǎng)效應(yīng)管的使用壽命與工作溫度、電壓應(yīng)力等因素有關(guān)。
對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率小于100kHz的信號(hào)一般?。?00~500)kHz載波頻率較好,變壓器選用較高磁導(dǎo)如5K、7K等高頻環(huán)形磁芯,其原邊磁化電感小于約1毫亨左右為好。這種驅(qū)動(dòng)電路只適合于信號(hào)頻率小于100kHz的場(chǎng)合,因信號(hào)頻率相對(duì)載波頻率太高的話,相對(duì)延時(shí)太多,且所需驅(qū)動(dòng)功率增大,UC3724和UC3725芯片發(fā)熱溫升較高,故100kHz以上開(kāi)關(guān)頻率只對(duì)較小極電容的MOSFET才可以。對(duì)于1kVA左右開(kāi)關(guān)頻率小于100kHz的場(chǎng)合,它是一種良好的驅(qū)動(dòng)電路。該電路具有以下特點(diǎn):?jiǎn)坞娫垂ぷ?,控制信?hào)與驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)隔離,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸較小,尤其適用于占空比變化不確定或信號(hào)頻率也變化的場(chǎng)合。來(lái)看這個(gè)電路,控制信號(hào)PGC控制V4.2是否給P_GPRS供電。此電路中,源漏兩端沒(méi)有接反,R110與R113存在的意義在于R110控制柵極電流不至于過(guò)大,R113控制柵極的常態(tài),將R113上拉為高,截至PMOS,同時(shí)也可以看作是對(duì)控制信號(hào)的上拉,當(dāng)MCU內(nèi)部管腳并沒(méi)有上拉時(shí),即輸出為開(kāi)漏時(shí),并不能驅(qū)動(dòng)PMOS關(guān)閉,此時(shí),就需要外部電壓給予的上拉,所以電阻R113起到了兩個(gè)作用。R110可以更小,到100歐姆也可。場(chǎng)效應(yīng)管在功率電子領(lǐng)域有普遍應(yīng)用,如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源管理等?;葜輬?chǎng)效應(yīng)管加工
使用場(chǎng)效應(yīng)管時(shí),需要注意柵極電壓的控制范圍,以避免損壞器件?;葜輬?chǎng)效應(yīng)管加工
MOS管發(fā)熱情況有:1.電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題,就是讓MOS管工作在線性的工作狀態(tài),而不是在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這也是導(dǎo)致MOS管發(fā)熱的一個(gè)原因。如果N-MOS做開(kāi)關(guān),G級(jí)電壓要比電源高幾V,才能完全導(dǎo)通,P-MOS則相反。沒(méi)有完全打開(kāi)而壓降過(guò)大造成功率消耗,等效直流阻抗比較大,壓降增大,所以U*I也增大,損耗就意味著發(fā)熱。這是設(shè)計(jì)電路的較忌諱的錯(cuò)誤。2.頻率太高,主要是有時(shí)過(guò)分追求體積,導(dǎo)致頻率提高,MOS管上的損耗增大了,所以發(fā)熱也加大了。3.沒(méi)有做好足夠的散熱設(shè)計(jì),電流太高,MOS管標(biāo)稱的電流值,一般需要良好的散熱才能達(dá)到。所以ID小于較大電流,也可能發(fā)熱嚴(yán)重,需要足夠的輔助散熱片。4.MOS管的選型有誤,對(duì)功率判斷有誤,MOS管內(nèi)阻沒(méi)有充分考慮,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)阻抗增大?;葜輬?chǎng)效應(yīng)管加工