三极管中参与导电的有两种极性的载流子,所以也称为双极型三极管。本文介绍另一种三极管,这种三极管只有一种载流子参与导电,所以也称为单极型三极管,因为这种管子是利用电场效应控制电流的,所以也叫场效应三极管(fet),简称场效应管。mos在电路中应用很常见,主要作为开关管,在电机驱动电路中常见。
场效应管可以分成两大类,一类是结型场效应管(jfet),另一类是绝缘栅场效应管(mosfet)。
即使搜索“结型场效应管”,出来的也只有几种,你是不是怀疑结型场效应管已经被人类抛弃了的感觉,没错,jfet相对来说是比较少使用的。
下面我们就跳过jfet,来点实际的,还是直接分享绝缘栅场效应管的相关基础知识吧。
绝缘栅场效应管中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管,由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管,英文简称是mosfet,一般也简称为mos管。
mosfet的输入电阻很高,高达10^9ω以上,从导电沟道来分,可以分为n沟道和p沟道两种,无论是n沟道还是p沟道,又可以分为增强型和耗尽型。
n沟道的mos管通常也简称为nmos,p沟道的mos管简称为pmos。
mos管共有3个脚,栅极g,漏极d,源极s,通常情况下,mos管的衬底是跟s极在管子内部是连接在一起的,而且,mos管的d极和s极之间一般会有一个寄生二极管,所以,你见到的mos管的符号通常是画成下面这样的。
仔细观察的朋友可以发现,无论是n沟道还是p沟道,寄生二极管的方向总是跟箭头的方向是一致的。其实在一般使用中,更多是使用n沟道增强型或者p沟道增强型mos管,耗尽型的管子是比较少使用到的。那么,如何使用mos管做电子开关?比如用来驱动led?先来两个图。
一般认为mos管导通是不需要电流,只要ugs提供一定的电压就可以导通了。对于n沟道增强型的mos管,当ugs大于一定值时就会导通,这里所说的“一定值”是指开启电压ugs(th),n沟道增强型ugs(th)一般是2~4v之间。
对于p沟道增强型的mos管,当ugs小于一定值时就会导通,p沟道增强型ugs(th)一般是-2~-4v之间。
如果ugs达不到相应的电压值,mos就无法导通,所以说mos管是电压控制型元件。可能会有朋友问,电路图中的电阻rgs有什么作用?
是这样的,在mos管内部结构里,g极与d极、s极实际上是有一层绝缘层二氧化硅进行隔离的,这就相当于存在一个电容器。
这些寄生电容是无法避免的,电容的大小由mos管的结构、材料、所加的电压决定。如果上面的电路图没有电阻rgs的,电路将会变成怎样呢,下面以图为例,做个小实验。
没有电阻rgs时,在g极接上5v控制信号,相当于给寄生电容cgs进行充电,即使撤去g极上的控制电压,g极上也有电容的电压存在,所以mos仍然是导通的。
当有g、s两极有电阻rgs时,当g极撤去5v信号,电阻rgs可以把寄生电容cgs上的电压进行释放,所以mos就截止了。
所以,上面电路加入电阻rgs,可以对电容的电压进行及时的释放,这样有利于提高电路的可靠性,可以避免g极没有控制信号时误动作。mos管具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性,在电路中,可以用作放大器、电子开关等用途。