新能源汽车电工电子技术 课件 39场效应管

场效应管《新能源汽车电工电子技术》contents目录123场效应管工作原理场效应管的结构场效应管与三极管的区别图示为场效应管实物图场效应管是一种半导体器件放大电流信号电子开关图示为场效应管实物图

三极管：电流控制器件

场效应管：以输入电压来控制输出电流，属于电压控制型器件。

三极管工作时两种载流子同时参与导电，称为双极型三极管；场效应管工作时只有一种载流子参与导电，称为单极型三极管。图示为场效应管实物图图示为场效应管实物图由于场效应管的输入电阻高，无反向电流，具有噪声低、热稳定性好等优点，所以它被广泛应用于各种电子线路中。案例导入场效应管ＦＥＴ场效应管ＪＦＥＴ结型N沟道P沟道增强型耗尽型MOSFET(IGFET)绝缘栅型（耗尽型）N沟道P沟道N沟道P沟道案例导入场效应管ＦＥＴ场效应管ＪＦＥＴ结型N沟道P沟道增强型耗尽型MOSFET(IGFET)绝缘栅型（耗尽型）N沟道P沟道N沟道P沟道场效应管的结构一场效应管一场效应管的结构N+N+以P型硅为衬底BDGS二氧化硅(SiO2)绝缘保护层两端扩散出两个高浓度的N区N区与P型衬底之间形成两个PN结由衬底引出电极B由高浓度的N区引出的源极S由另一高浓度N区引出的漏极D由二氧化硅层表面直接引出栅极G杂质浓度较低，电阻率较高。MOS管的基本结构场效应管一场效应管的结构场效应管栅极（G）漏极（D）源极（S）三极管基极（B）集电极（C）发射极（E）场效应管一场效应管的结构N+N+以P型硅为衬底BDGS大多数管子的衬底在出厂前已和源极连在一起场效应管一场效应管的结构MOS管电路的连接形式N+N+P型硅衬底BDGS+－UDS+－UGS漏极与源极间电源UDS栅极与源极间电源UGS

如果衬底在出厂前未连接到源极上，则要根据电路具体情况正确连接。

一般P型硅衬底应接低电位，N型硅衬底应接高电位，由导电沟道的不同而异。场效应管一场效应管的结构不同类型MOS管电路图符号DSGB衬底N沟道增强型图符号DSGB衬底P沟道增强型图符号DSGB衬底N沟道耗尽型图符号DSGB衬底P沟道耗尽型图符号

由图可看出，衬底的箭头方向表明了场效应管是N沟道还是P沟道：箭头向里是N沟道，箭头向外是P沟道。虚线表示增强型实线表示耗尽型场效应管工作原理二场效应管二场效应管工作原理以增强型NMOS管为例说明其工作原理。N沟道增强型MOS管不存在原始导电沟道。当栅源极间电压UGS=0时，增强型MOS管的漏极和源极之间相当于存在两个背靠背的PN结。N+N+P型硅衬底BDGS不存在原始沟道+－UDSUGS=0此时无论UDS是否为0，也无论其极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，因此MOS管不导通，ID=0。MOS管处于截止区。PPN结PN结ID=0场效应管二场效应管工作原理+－+－N+N+P型硅衬底BDGSUDS=0UGS电场力排斥空穴二氧化硅层在UGS作用下被充电而产生电场形成耗尽层出现反型层形成导电沟道电场吸引电子

场效应管二场效应管工作原理导电沟道形成时，对应的栅源间电压UGS=UT称为开启电压。UT+－+－N+N+P型硅衬底BDGS当UGS>UT、UDS≠0且较小时UDSUGSID当UGS继续增大，UDS仍然很小且不变时，ID随着UGS的增大而增大。此时增大UDS，导电沟道出现梯度，ID又将随着UDS的增大而增大。直到UGD=UGS－UDS=UT时，相当于UDS增加使漏极沟道缩减到导电沟道刚刚开启的情况，称为预夹断，ID基本饱和。导电沟道加厚产生漏极电流场效应管二场效应管工作原理ID+－+－N+N+P型硅衬底BDGSUDSUGSUGD沟道出现预夹断时工作在放大状态，放大区ID几乎与UDS的变化无关，只受UGS的控制。即MOS管是利用栅源电压UGS来控制漏极电流ID大小的一种电压控制器件。场效应管二场效应管工作原理ID+－+－N+N+P型硅衬底BDGSUDSUGS如果继续增大UDS，使UGD<UT时，沟道夹断区延长，ID达到最大且恒定，管子将从放大区跳出而进入饱和区。UGD场效应管与三极管的区别三场效应管三场效应管与三极管的区别外形相似，都有三个电极。所有的场效应管都有栅极、漏极、源极三个极，分别对应三极管的基极、集电极和发射极。1场效应管在源极金属与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大；而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大。4普通三极管中，载流子有电子和空穴两种，称为双极型三极管；而场效应管中，只有一种载流子参与导电，称为单极型晶体管。3普通三极管是电流控制元件，其输入电阻较低。场效应管是电压控制元件；栅极回路基本上不取用电流，因此，输入电阻很高。2三极管导通电阻大，场效应管导通电阻小，只有几百毫欧姆，在现用的电子器件上，一般都用场效应管来做电子开关使用，它的效率是比较高的。5场效应管三场效应管与三极管的区别场效应管三极管电极特性载流子输入电阻导通电阻栅极、漏极、源极基极、集电极、发射极电流控制元件，输入电阻较低电压控制元件，输入电阻很高有两种载流子：电子、空穴。称为双极型三极管只有一种载流子，称为单极型晶体管源极和漏极可以互换使