場效應電晶體的工作原理

2021-03-03 20:34:11 字數 1066 閱讀 3892

場效應電晶體是受電場控制的半導體器件,而普通電晶體的工作是受電流控制的。場效應電晶體主要有結型場效應電晶體和金屬氧化物半導體場效應電晶體(通常稱mos型)兩種型別。兩種管子工作原理不同,但特性相似。

1.結型場效應電晶體的工作原理

與普通結型電晶體一樣,結型場效應電晶體的基本結構也是pn結。n型半導體與p型半導體形成pn結時,n區電子很多,空穴很少,而p區空穴很多,電子很少,因此在pn結交界處,n區電子跑向p區,p區空穴跑向n區。這樣,在n區留下的是帶正電的施主離子,在p區留下的是帶負電的受主離子。

這一區域內再也沒有自由電子或空穴了,故稱為「耗盡區」或「耗盡層」,又稱空間電荷區

當pn結施加反向電壓時(p接負極,n接正極),耗盡區就會向半導體內部擴充套件,使耗盡變寬,使耗盡區里的空間電荷增多。這種擴充套件,如果n區雜質濃度高於p區,主要在p區進行,相反,就是在n

區內進行

結型場效應電晶體的工作原理如圖73所示。它是在一塊低摻雜的n型區兩邊擴散兩個高摻雜的p型區,形成兩個pn結,一般情況下n區比較薄。n區兩端的兩個電極分別叫做漏極(用字母d表示)和源極(用字母s表示),p 區引出的電極叫做柵極(用字母g表示)。

正常工作時,漏極接電源正極,源極接電源負極,柵極接偏置電源的負極。

由於柵極與p 區相連,所以,兩個pn結都加上了反向電壓,只有極微小電流流出柵極。由於漏極和源極都和n區相連,漏、源極之間加正向電壓之後,在柵極電壓負值不大時,源極之間有漏極電流,d流過,它是由n區中多數載流子(電子)形成的。

由於p n結的耗盡區大部分在n區,當加上反向電壓時,耗盡區主要向n區擴充套件。電壓愈高,兩個耗盡區之間電流可以通過的通道(常稱為溝道)就愈窄,所以加在柵極與源極之間的負電壓越大,兩個耗盡區變得越厚,夾在中間的溝道就越薄,從而使溝道的電阻增大,漏電流id減小;反之id增大。漏極電流id的大小會隨柵、源之間的電壓ugs大小而變,也就是說,柵、源電壓us能控制漏電流id,這就是結型場效電晶體的工作原理。

需要著重指出的是,它是用電壓來控制管子工作的。前面講的是兩個p 區夾著乙個薄的n區形成的結型場效應電晶體,稱為n溝道結型場效應電晶體。同樣,用兩個礦區夾著乙個薄的p區就形成p溝道結型場效應電晶體,但是它的正常電壓與n區溝道管子相反。

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