場(chǎng)效應(yīng)管使用優(yōu)勢(shì)，特點(diǎn)解析
場(chǎng)效應(yīng)管的使用優(yōu)勢(shì)有哪些?
場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件,而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電，被稱之為雙極型器件。
有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
場(chǎng)效應(yīng)管使用優(yōu)勢(shì)：場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
場(chǎng)效應(yīng)管與三極管的各自應(yīng)用有何特點(diǎn)?
1.場(chǎng)效應(yīng)管的源極S、柵極G、漏極D分別對(duì)應(yīng)于三極管的發(fā)射極E、基極B、集電極c，它們的作用相似。
2.場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由Vgs控制id,其放大系數(shù)gm 一般較小，因此場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力較差;三極管是電流控制電流器件，由iB (或ie)控制ic。
3.場(chǎng)效應(yīng)管柵極幾乎不取電流;而三極管工作時(shí)基極總要吸取一定的電流。因此場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。
4.場(chǎng)效應(yīng)管只有多子參與導(dǎo)電;三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電，而少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大，因而場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件(溫度等)變化很大的情況下應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管。
5.場(chǎng)效應(yīng)管在源極水與襯底連在一起時(shí)， 源極和漏極可以互換使用，且特性變化不大;而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時(shí)，其特性差異很大，b值將減小很多。
6.場(chǎng)效應(yīng)管和三極管均可組成各種放大電路和開(kāi)路電路，但由于前者制造工藝簡(jiǎn)單，且具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。
7.三極管導(dǎo)通電阻大，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通電阻小，只有幾百毫歐姆，在現(xiàn)在的用電器件上，一般都用場(chǎng)效應(yīng)管做開(kāi)關(guān)來(lái)用，它的效率是比較高的。
場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理是怎樣的?
我們以增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管為例，它可分為NPN型和PNP型。NPN型通常稱為N溝道型，PNP型也叫P溝道型。由圖8-10可看出，對(duì)于N溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極接在N型半導(dǎo)體上，同樣對(duì)于P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管其源極和漏極則接在P型半導(dǎo)體上。
我們知道三極管是由輸入的基極小電流控制輸出的集電極大電流，但對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管，其輸出電流是由輸入的電壓(或稱電場(chǎng))控制，可以認(rèn)為輸入電流極小或沒(méi)有輸入電流，這使得該器件有很高的輸入阻抗，同時(shí)這也是我們稱之為場(chǎng)效應(yīng)管的原因。
要解釋Mos場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，我們先復(fù)習(xí)一下僅含有一個(gè)p-N結(jié)的二極管的工作過(guò)程。如圖8-11所示，我們知道在二極管加上正向電壓(P端接正極，N端接負(fù)極)時(shí)，二極管導(dǎo)通，其PN結(jié)有電流通過(guò)。
這是因?yàn)樵赑型半導(dǎo)體端為正電壓時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子被吸引而涌向加有正電壓的P型半導(dǎo)體端，而P型半導(dǎo)體端內(nèi)的正電子則朝N型半導(dǎo)體端運(yùn)動(dòng)，從而形成導(dǎo)通電流。
同理，當(dāng)二極管加上反向電壓(P端接負(fù)極, N端接正極)時(shí)，這時(shí)在P型半導(dǎo)體端為負(fù)電壓，正電子被聚集在P型半導(dǎo)體端，負(fù)電子則聚集在N型半導(dǎo)體端，電子不移動(dòng)，其PN結(jié)沒(méi)有電流通過(guò)，二極管截止。
對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管，在柵極沒(méi)有電壓時(shí)，由前面分析可知，在源極與漏極之間不會(huì)有電流流過(guò)，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管處與截止?fàn)顟B(tài)，如圖8-11 (a) 所示。
當(dāng)有一個(gè)正電壓加在N溝道的MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極上時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，此時(shí)N型半導(dǎo)體的源極和漏極的負(fù)電子被吸引出來(lái)而涌向柵極，但由于氧化膜的阻擋，使得電子聚集在兩個(gè)N溝道之間的P型半導(dǎo)體中，如圖8-11 (b) 所示，從而形成電流，使源極和漏極之間導(dǎo)通。
我們也可以想像為兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間為一條溝，柵極電壓的建立相當(dāng)于為它們之間搭了一座橋梁，該橋的大小由柵壓的大小決定。圖8-12 給出了P溝道的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作過(guò)程，其工作原理類似N溝道MOS管。
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