什么是P沟道MOSFET?
沟道主要由空穴形式的电荷载流子组成的 MOSFET 称为 p 沟道 MOSFET。一旦该 MOSFET 被激活,大多数电荷载流子(如空穴)将在整个沟道中移动。该 MOSFET 与 N 沟道 MOSFET 不同,因为在 N MOSFET 中,大多数电荷载流子是电子。增强模式和耗尽模式下的P 沟道 MOSFET 符号如下所示。
P 沟道 MOSFET 包括一个 P 沟道区域,该区域布置在源极 (S) 和漏极 (D) 等两个端子之间,而主体是 n 区域。与 N 沟道 MOSFET 类似,此类 MOSFET 也包括源极、漏极和栅极三个端子。此处,源极和漏极端子均采用 p 型材料重掺杂,并且该 MOSFET 中使用的衬底类型为 n 型。
P 沟道 MOSFET 中的大多数电荷载流子是空穴,与 N 沟道 MOSFET 中使用的电子相比,这些电荷载流子的迁移率较低。 p 沟道和 n 沟道 MOSFET 之间的主要区别在于,在 p 沟道中,需要从 Vgs(栅极端子到源极)施加负电压才能激活 MOSFET,而在 n 沟道中,需要正 VGS 电压。因此,这使得 P 沟道型 MOSFET 成为高侧开关的完美选择。
每当我们在该 MOSFET 的栅极端子上施加负 (-) 电压时,氧化层下方可用的电荷载流子(如电子)就会被向下推入衬底中。因此空穴占据的耗尽区与施主原子相连。因此,负 (-) 栅极电压会将空穴从漏极区域和 p+ 源极吸引到沟道区域。
什么是N沟道MOSFET?
一种 MOSFET 沟道由大多数电荷载流子(如电子)作为电流载流子组成的 MOSFET,称为 N 沟道 MOSFET。一旦该 MOSFET 导通,大多数电荷载流子将在整个通道中移动。该 MOSFET 与 P 沟道 MOSFET 形成对比。
N 沟道 MOSFET 符号如下所示。该 MOSFET 包括源极、漏极和栅极三个端子。对于n沟道MOSFET,箭头符号方向为向内。因此,箭头符号指定通道类型,如 P 通道或 N 通道。
下图显示了 基本的 N 沟道 MOSFET 内部结构 。 MOSFET 有漏极、栅极和源极三个连接。门和通道之间不存在直接连接。栅电极是电绝缘的,因此有时被称为 IGFET 或 绝缘栅场效应晶体管 。
该MOSFET包括N-沟道区,位于源极和漏极端子的中间。它是一个三端器件,其中端子为 G(栅极)、D(漏极)和 S(源极)。在该晶体管中,源极和漏极是重掺杂的 n+ 区域,而主体或衬底是 P 型。
该 MOSFET 包括位于源极和漏极端子中间的 N 沟道区域。它是一个三端器件,其中端子为 G(栅极)、D(漏极)和 S(源极)。在此 FET 中,源极和漏极为重掺杂 n+ 区域,主体或衬底为 P 型。
在这里,通道是在电子到达时创建的。 +ve 电压还将电子从 n+ 源极和漏极区域吸引到沟道中。一旦在漏极和源极之间施加电压,电流就会在源极和漏极之间自由流动,并且栅极处的电压仅控制沟道内的电荷载流子电子。类似地,如果我们在栅极端子施加 –ve 电压,则在氧化层下方会形成空穴沟道。
什么是MOSFET?
MOSFET,全称为Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,即金属氧化物半导体场效应晶体管,是一种半导体器件。这种晶体管利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路的电流,因此被称为场效应晶体管。MOSFET主要由源极(Source)、栅极(Gate)、漏极(Drain)和主体(Body)四个端子组成,其中主体通常与源极端子连接,形成三端子器件。
MOSFET 基本上是一种利用场效应的晶体管。 MOSFET 代表金属氧化物场效应晶体管 ,具有栅极。栅极电压决定器件的电导率。根据这个栅极电压,我们可以改变电导率,因此我们可以将其用作开关或放大器,就像我们使用晶体管作为开关或放大器一样。
双极结型晶体管(BJT) 具有基极、发射极和集电极,而 MOSFET 则具有栅极、漏极和源极连接。除了引脚配置之外,BJT 需要电流才能工作,MOSFET 需要电压。
MOSFET 提供非常高的输入阻抗并且非常容易偏置。因此,对于线性小型放大器来说,MOSFET 是一个绝佳的选择。当我们将 MOSFET 偏置在饱和区(中心固定 Q 点)时,就会发生线性放大。
MOSFET的种类有很多,按导电沟道可分为P沟道和N沟道,按栅极电压幅值可分为耗尽型和增强型。在功率MOSFET中,N沟道增强型是主要的类型。MOSFET的尺寸非常小,因此既可以作为核心也可以作为集成电路,在单个芯片中进行设计和制造。
MOSFET的应用电路
1、简单的MOSFET开关电路
下图显示了 N 沟道 MOSFET 和 P 沟道 MOSFET 的最简单配置。
MOSFET 栅极通过电源电压快速充电,从而将其打开。但是,如果在打开 MOSFET 后不去管栅极会怎样呢?一旦电源从栅极移除,MOSFET 仍保持导通状态!
就像普通电容器一样,栅极会保留电荷,直到电荷被移除或通过非常小的栅极漏电流泄漏出去,为了消除这些电荷,必须对栅极进行放电。这可以通过将栅极连接回源极端子来完成。但是如果驱动电路使栅极保持浮动怎么办?如果杂散电荷在栅极中积累得足以使栅极电压超过阈值,则 MOSFET 会意外导通,这可能会损坏下游电路。因此,栅极和源极之间经常会出现 下拉/上拉电阻 ,每当栅极电压被移除时,该电阻就会从栅极移除电荷。最好添加一个上拉/下拉电阻无论驱动器的类型如何,MOSFET 的栅极之间都会存在这种情况。 10K 很值。
MOSFET 的栅极非常敏感,因为将栅极与沟道绝缘的氧化层非常薄。大多数功率MOSFET的额定栅源电压仅为±20V!因此,在栅极上安装齐纳二极管是一个很好的预防措施
由于栅极电容与引线电感相结合会导致开关时产生振铃,可以通过添加与栅极串联的小电阻(约 10Ω)来减轻振铃。最终的 MOSFET 栅极电路如下图所示。
MOSFET 的栅极通常不会吸取任何电流(除了小漏电流外),但当用于需要快速打开和关闭的开关应用时,栅极电容必须快速充电和放电。这需要一些电流,在这些情况下,需要栅极驱动器,其可以采用分立电路、栅极驱动 IC或栅极驱动变压器的形式。
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