场效应管由源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)三个主要部分组成。在JFET中,栅极和通道之间通过PN结隔离;而在MOSFET中,栅极和通道之间由一层绝缘材料(通常是二氧化硅)隔离。当在栅极施加适当的电压时,会在栅极下方的半导体中形成一个导电沟道,从而控制漏极和源极之间的电流流动。主要参数阈值电压(Vth):使场效应管开始导电的较小栅极电压。阈值电压是场效应管从截止区(Cutoff Region)过渡到饱和区(Saturation Region)的临界电压。当栅极-源极电压(VGS)低于Vth时,场效应管处于关闭状态,通道不导电;当VGS超过Vth时,通道形成,电流开始流动。在进行场效应管电路调试时,应逐步调整栅极电压,观察输出变化,以确保电路性能达到预期。上海MOS场效应管
本文介绍N沟道增强型MOSFET场效应管;(1)结构,在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。它的栅极与其它电极间是绝缘的。上海MOS场效应管在设计电路时,合理选择场效应管的型号和工作参数,以满足电路要求。
SOA失效(电流失效)再简单说下第二点,SOA失效,SOA失效是指电源在运行时异常的大电流和电压同时叠加在MOSFET上面,造成瞬时局部发热而导致的破坏模式。或者是芯片与散热器及封装不能及时达到热平衡导致热积累,持续的发热使温度超过氧化层限制而导致的热击穿模式。关于SOA各个线的参数限定值可以参考下面图片。1:受限于较大额定电流及脉冲电流2:受限于较大节温下的RDSON。3:受限于器件较大的耗散功率。4:受限于较大单个脉冲电流。5:击穿电压BVDSS限制区。我们电源上的MOSFET,只要保证能器件处于上面限制区的范围内,就能有效的规避由于MOSFET而导致的电源失效问题的产生。这个是一个非典型的SOA导致失效的一个解刨图,由于去过铝,可能看起来不那么直接,参考下。
MOS管的工作原理,在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。NMOS管的开路漏极电路,在开关电源应用方面,这种应用需要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依赖两个MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员较关心的是MOS的较小传导损耗。场效应管的使用寿命与工作温度、电压应力等因素有关。
场效应管与双极型晶体管比,它的体积小,重量轻,寿命长等优点,而且输入回路的内阻特别高,噪声低、热稳定性好(因为几乎只利用多子导电)、防辐射能力强以及省电等优点,几乎场效应管占据的绝大部分市场。有利就有弊,而场效应管的放大倍数要小于双极型晶体管的放大倍数(原因后续详解)。根据制作主要工艺主要分为结型场效应管(Junction Field Effect Transistor,JFET)和绝缘栅型场效应管(MOS管),下面来具体来看这两种管子。场效应管(FET)基础知识:名称,场效应晶体管(Field Effect Transistor 缩写(FET)),简称场效应管。结型场效应管(junction FET-JFET),金属 - 氧化物半导体场效应管 (metal-oxide semiconductor FET,简称MOS-FET),由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管,属于电压控制型半导体器件。与之对应的是由两种载流子参与导电的双极型晶体管,三极管(BJT),属于电流控制型半导体器件。场效应管的体积小,适合集成在微型电子设备中。上海MOS场效应管
场效应管的工作原理是利用电荷的寄主控制电流流动,具有与电阻不同的工作方式。上海MOS场效应管
这些电极的名称和它们的功能有关。栅极可以被认为是控制一个物理栅的开关。这个栅极可以通过制造或者消除源极和漏极之间的沟道,从而允许或者阻碍电子流过。如果受一个加上的电压影响,电子流将从源极流向漏极。体很简单的就是指栅、漏、源极所在的半导体的块体。通常体端和一个电路中较高或较低的电压相连,根据类型不同而不同。体端和源极有时连在一起,因为有时源也连在电路中较高或较低的电压上。当然有时一些电路中FET并没有这样的结构,比如级联传输电路和串叠式电路。上海MOS场效应管