场效应管是电子技术中的一种重要元件,主要用于放大电路中。本节主要讲解的是金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管,包括N沟道增强型和耗尽型MOSFET以及P沟道MOSFET。这些场效应管在模拟电子技术中扮演着关键角色。
首先,我们来看N沟道增强型MOSFET。它的结构包含N型沟道,由漏极(D)、栅极(G)和源极(S)组成。当栅极电压VGS小于开启电压VT时,没有导电沟道,因此无法形成漏极电流ID。而当VGS大于VT时,栅极下方的P型半导体表层形成反型层,即导电沟道,从而允许漏极电流流动。VDS对沟道的控制作用体现在随着VDS的增大,沟道会变薄,当接近预夹断状态时,沟道电阻增加,但ID基本保持不变。
N沟道耗尽型MOSFET与增强型不同,它在任何VGS下都有一定的导电沟道。当VGS为正时,沟道变得更宽,iD增大;当VGS为负时,沟道变窄,iD减小,直到VGS足够负,沟道完全被夹断,iD变为零。
P沟道MOSFET则是在P型半导体基体上形成N型沟道,其工作原理与N沟道MOSFET类似,只是电荷极性相反。
MOSFET的主要参数包括直流参数和交流参数。直流参数如开启电压VT、夹断电压VP和饱和漏电流IDSS,它们定义了MOSFET在不同电压下的工作状态。交流参数如输出电阻rds和低频互导gm,前者描述了MOSFET在高频下的负载特性,后者反映了输入电压变化与输出电流变化的比率,是衡量放大能力的一个重要指标。
总的来说,场效应管,特别是MOSFET,是现代电子设备中不可或缺的元件,它们在放大信号、开关操作等方面有着广泛的应用。理解其工作原理和主要参数对于设计和分析电子电路至关重要。