MOSFET |增强，消耗，放大器的介绍，应用

在本教程中，我们将简要介绍MOSFET，即金属氧化物半导体场效应晶体管。我们将学习不同类型的MOSFET(增强和耗尽)，它的内部结构，一个例子电路使用MOSFET作为开关和一些常见的应用。

介绍

晶体管，改变了世界的发明。它们是一种半导体器件，起着电子控制开关或信号放大器的作用。晶体管有各种各样的形状、尺寸和设计，但本质上，所有的晶体管都可以分为两大类。它们是:

• 双极结型晶体管
• 场效应晶体管

要了解更多关于晶体管及其历史的基础知识，请阅读介绍了晶体管教程。

BJT和FET之间有两个主要的区别。第一个区别是，在BJT中，多数载流子和少数载流子都负责电流的传导，而在fet中，只有多数载流子参与电流的传导。

另一个非常重要的区别是，BJT本质上是一个电流控制器件，这意味着晶体管基极的电流决定了集电极和发射极之间的电流流量。对于场效应晶体管，栅极电压(场效应晶体管的一个端子相当于BJT中的基极)决定了其他两个端子之间的电流。

fet又分为两种类型:

• 结型场效应晶体管或JFET
• 金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET

让我们集中在MOSFET在本教程。

金属氧化物半导体场效应晶体管

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是场效应晶体管的一种。在这些晶体管中，栅极端子与载流通道绝缘，因此它也被称为绝缘栅场效应晶体管(igg -FET)。由于栅极和源极端子之间的绝缘，MOSFET的输入电阻可能非常高(通常在1014欧姆量级)。

与JFET一样，当没有电流流入栅极端子时，MOSFET也充当电压控制电阻。门极端的小电压控制通过源极和漏极之间通道的电流。目前，MOSFET晶体管主要用于电子电路的应用，而不是JFET。

mosfet也有三个端子，即漏极(D)、源极(S)和栅极(G)，还有一个(可选)端子称为衬底或本体(B)。mosfet也有两种类型，n通道(NMOS)和p通道(PMOS)。mosfet基本上分为两种形式。它们是:

• 损耗类型
• 增强类型

损耗类型

耗尽型MOSFET晶体管相当于一个“常闭”开关。耗竭型晶体管需要栅源极电压(V_GS关掉这个装置。

n通道和p通道型mosfet耗尽模式的符号如上所示。在上面的符号中，我们可以看到第四端(衬底)是连接到地的，但在离散场效应管中，它是连接到源端。漏极和源极之间连续的粗线表示耗尽型。箭头表示通道类型，如N-channel或P-channel。

在这种类型的mosfet中，一层薄薄的硅沉积在栅端子下面。耗尽模式MOSFET晶体管通常在零栅源极电压(vg)下开启。耗竭型场效应晶体管的沟道电导率比增强型场效应晶体管的沟道电导率低。

增强类型

增强模式MOSFET相当于“常开”开关，这些类型的晶体管需要一个栅源电压来开关到器件上。n通道和p通道增强模式mosfet的符号如下所示。

在这里，我们可以看到源极和漏极之间有一条折线连接，这表示增强模式类型。在增强模式mosfet中，电导率通过增加氧化物层而增加，这就增加了沟道的载流子。

一般来说，这种氧化层称为“逆温层”。所述沟道形成于与所述衬底相反类型的漏极和源极之间，例如n沟道由p型衬底构成，p沟道由n型衬底构成。由电子或空穴引起的通道导电性分别取决于n型通道和p型通道。

MOSFET的结构

在这里，我们可以观察到栅极端子位于薄金属氧化物绝缘层的顶部，两个n型区域用于漏极和源极端子的下方。

在上述MOSFET结构中，漏极和源极之间的通道为n型，与p型衬底相反形成。很容易使MOSFET栅端子偏压为正极(+ve)或负极(-ve)。

如果栅极终端没有偏置，则MOSFET通常处于无导状态，因此这些MOSFET被用来制作开关和逻辑门。mosfet的损耗模式和增强模式均可用于n通道和p通道类型。

耗尽型

耗竭型mosfet通常被称为“接通”器件，因为当栅极端没有偏置电压时，这些晶体管通常是闭合的。如果栅极电压在正极增加，则沟道宽度在耗尽模式增加。

因此漏极电流I_D通过渠道增加。如果施加的栅极电压更负，则沟道宽度非常小，MOSFET可能进入截止区。耗尽型MOSFET是电子电路中很少使用的一种晶体管。

下图是耗尽型MOSFET的特性曲线。

上面给出了耗尽模式MOSFET晶体管的V-I特性。这个特性主要给出了漏源极电压(V_DS)和漏极电流(I_D)。在栅极处的小电压控制通过通道的电流。

漏极和源极之间的通道是一个良好的导体，栅端偏压为零。通道宽度和漏极电流增加，如果栅极电压是正的，这两个(通道宽度和漏极电流)减少，如果栅极电压是负的。

增强型

增强型MOSFET是一种常用的晶体管类型。这种类型的MOSFET等效于常开开关，因为当栅极电压为零时，它不导电。如果正电压(+V_GS)作用于n通道栅端，通道导通，漏极电流通过通道。

如果这个偏置电压增加到更多的正，然后通道宽度和漏极电流通过通道增加到一些更多。但如果偏置电压为零或负(-V_GS这时晶体管可能会关闭，而通道则处于非导电状态。因此，我们现在可以说，增强型MOSFET的栅极电压增强了通道。

增强型MOSFET晶体管由于其低的开阻和高的关阻以及高的栅极电阻，在电子电路中主要用作开关。这些晶体管被用来制造逻辑门和功率开关电路，例如CMOS门，它有NMOS和PMOS晶体管。

增强模式MOSFET的V-I特性如上所示，它给出了漏极电流(ID)和漏源极电压(VDS)之间的关系。从上图中我们观察到增强型MOSFET在不同区域的行为，如欧姆、饱和和截止区域。

MOSFET晶体管是由不同的半导体材料制成的。这些mosfet能够在导电和非导电模式下工作，这取决于输入端的偏置电压。MOSFET的这种能力使它可以用于开关和放大。

n沟道场效应晶体管放大器

与BJTs相比，mosfet具有非常低的跨导，这意味着电压增益不会很大。因此，mosfet(所有的mosfet)通常不用于放大器电路中。

但是，让我们看看使用n通道增强MOSFET的单级“a类”放大电路。具有普通源配置的n通道增强模式MOSFET是目前主要使用的放大电路类型。耗尽模式MOSFET放大器与JFET放大器非常相似。

MOSFET的输入电阻由输入电阻产生的栅偏置电阻控制。这个放大电路的输出信号是反向的，因为当栅极电压(V_G当电压(V .)高时，晶体管就接通，当电压(V ._G时，晶体管就关闭。

一般MOSFET放大器的通用源配置如上所示。这是一个A级模放大器。这里分压器网络由输入电阻R1和R2组成，交流信号的输入电阻为Rin = RG = 1m ω。

下面给出了上述放大电路的栅极电压和漏极电流的计算公式。

V_G= (R₂/ (R₁+ R₂低VDD)) *

我_D= V_年代/ R_年代

在那里,

V_G=栅电压

V_年代输入电源电压

V_DD漏极电源电压

R_年代=电源电阻

R₁& R₂=输入电阻

下面将讨论MOSFET在其总体运行中运行的不同区域。

截止地区:如果栅源极电压小于阈值电压，我们就说晶体管工作在截止区域(即完全关闭)。在这个区域漏极电流为零，晶体管起开路作用。

V_GS< V_TH= >我_DS= 0

电阻(线性)地区:如果栅极电压大于阈值电压，漏源极电压位于VTH和(VGS - VTH)之间，则晶体管处于线性区域，在这种状态下，晶体管充当可变电阻。

V_GS> V_TH和V_TH< V_DS< (V_GSvg - V_THMOSFET起着可变电阻的作用

饱和区域:在这个区域，栅极电压远远大于阈值电压，漏极电流达到最大值，晶体管处于完全打开状态。在这个区域晶体管起闭合电路的作用。

V_GS> > V_TH和(V_GS- - - - - - V_TH) < V_DS< 2 (V_GS- - - - - - V_TH) = >我_DS=最大

晶体管启动并使电流通过通道时的栅极电压称为阈值电压。n通道器件的阈值电压范围为0.5V至0.7V, p通道器件的阈值电压范围为-0.5V至-0.8V。

MOSFET晶体管在消耗模式和增强模式下的行为取决于栅极电压总结如下。

MOSFET类型	VGS= + ve	VGS= 0	VGS=负
n沟道耗尽	在	在	从
n沟道增强	在	从	从
p沟道耗尽	从	在	在
p沟道增强	从	从	在

应用程序

• mosfet用于数字集成电路，如微处理器。
• 用于计算器。
• 用于存储器和逻辑CMOS门。
• 用作模拟开关。
• 用作放大器。
• 应用于电力电子和开关电源。
• mosfet在无线电系统中用作振荡器。
• 用于汽车音响系统和音响增强系统。

结论

一个完整的MOSFET入门指南。你们学习了MOSFET的结构，不同类型的MOSFET，它们的电路符号，一个使用MOSFET来控制LED的电路示例，以及一些应用领域。