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絕緣柵場效應�
閱讀�10409時間�2011-08-24 11:31:32

  絕緣�場效應管的種類較�,有PMOS、NMOS和VMOS功率��,但目前應用最多的是MOS�。MOS絕緣柵場效應管也即金屬一氧化物一半導�場效應管,通常用MOS表示,簡稱作MOS�。它具有�結型場效應管更高的輸入阻抗(可達1012Ω以上�,并且制造工藝比較簡單,使用靈活方便,非常有利于高度集成化�

結構和符�

圖1 絕緣柵場效應管的結構和符號

  �1是N溝道增強型MOS管的結構示意圖和符號。它是在一塊P型硅襯底�,擴散兩個高濃度摻雜的N+區(qū),在兩個N+區(qū)之間的硅表面上制作一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層,然后在SiO2和兩個N型區(qū)表面上分別引出三個電�,稱為源極s、柵極g和漏極d。在其圖形符號中,箭頭表示漏極電流的實際方向�

 

工作原理

  絕緣柵場效應管的導電機理�,利用UGS 控制"感應電荷"的多少來改變導電溝道的寬�,從而控制漏極電流ID。若UGS�0�,源、漏之間不存在導電溝道的為增強型MOS�,UGS�0 時,�、源之間存在導電溝道的為耗盡型MOS管�

  �2中襯底為P型半導體,在它的上面是一層SiO2薄膜、在SiO2薄膜上蓋一層金屬鋁,如果在金屬鋁層和半導體之間加電壓UGS,則金屬鋁與半導體之間產生一個垂直于半導體表面的電場,在這一電場作用下,P型硅表面的多數載流子-空穴受到排斥,使硅片表面產生一層缺乏載流子的薄�。同時在電場作用下,P型半導體中的少數載流�-電子被吸引到半導體的表面,并被空穴所俘獲而形成負離子,組成不可移動的空間電荷層(稱耗盡層又叫受主離子層)。UGS愈大,電場排斥硅表面層中的空穴愈多,則耗盡層愈�,且UGS愈大,電場愈�;當UGS 增大到某一柵源電壓值VT(叫臨界電壓或開啟電壓)�,則電場在排斥半導體表面層的多數載流�-空穴形成耗盡層之后,就會吸引少數載流�-電子,繼而在表面層內形成電子的積�,從而使原來為空穴占多數的P型半導體表面形成了N型薄�。由于與P型襯底的導電類型相反,故稱為反型�。在反型層下才是負離子組成的耗盡層。這一N型電子層,把原來被PN結高阻層隔開的源區(qū)和漏區(qū)連接起來,形成導電溝��

  用圖2所示電路來分析柵源電壓UGS控制導電溝道寬窄,改變漏極電流ID 的關系:當UGS�0�,因沒有電場作用,不能形成導電溝�,這時雖然漏源間外接有ED電源,但由于漏源間被P型襯底所隔開,漏源之間存在兩個PN�,因此只能流過很小的反向電流,ID �0;當UGS�0并逐漸增加到VT �,反型層開始形成,漏源之間被N溝道連成一體。這時在正的漏源電壓UDS作用�;N溝道內的多子(電子)產生漂移運動,從源極流向漏極,形成漏極電流ID。顯�,UGS愈高,電場愈強,表面感應出的電子愈多,N型溝道愈寬溝道電阻愈小,ID愈大�

主要參數

  Idss—飽和漏源電流�是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管�,柵極電壓UGS=0時的漏源電流�

  Up—夾斷電��是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管�,使漏源間剛截止時的柵極電壓�

  Ut—開啟電壓�是指增強型絕緣柵場效管中,使漏源間剛導通時的柵極電壓�

  gM—跨導�是表示柵源電壓UGS—對漏極電流ID的控制能�,即漏極電流ID變化量與柵源電壓UGS變化量的比�。gM是衡量場效應管放大能力的重要參數�

  BVDS—漏源擊穿電��是指柵源電壓UGS一定時,場效應管正常工作所能承受的漏源電壓。這是一項極限參數,加在場效應管上的工作電壓必須小于BVDS.

  PDSM—耗散功率�是一項極限參數,是指場效應管性能不變壞時所允許的漏源耗散功率。使用時,場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余��

  IDSM—漏源電��是一項極限參�,是指場效應管正常工作時,漏源間所允許通過的電流。場效應管的工作電流不應超過IDSM�

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