場效應管不僅兼有普通晶體管和電子管的優(yōu)點,而且還具備兩者所缺少的優(yōu)點。場效應管具有雙向?qū)ΨQ性,即場效應管的源極和漏極是可以互換的(無阻尼),一般的晶體管是不容易做到這一點的,電子管是根本不可能達到這一點。所謂雙向?qū)ΨQ性,對普通晶體管來說,就是發(fā)射極和集電極互換,對電子管來說,就是將陰極和陽極互換。
場效應管控制工作電流的原理與普通晶體管完全不一樣,要比普通晶體管簡單得多,場效應管只是單純地利用外加的輸入信號以改變半導體的電阻,實際上是改變工作電流流通的通道大小,而晶體管是利用加在發(fā)射結(jié)上的信號電壓以改變流經(jīng)發(fā)射結(jié)的結(jié)電流,還包括少數(shù)載流子渡越基區(qū)后進入集電區(qū)等極為復雜的作用過程。場效應管的獨特而簡單的作用原理賦予了場效應管許多優(yōu)良的性能,它向使用者散發(fā)出誘人的光輝。
一、場效應管的特性
場效應管與普通晶體管相比具有輸入阻抗高、噪聲系數(shù)小、熱穩(wěn)定性好、動態(tài)范圍大等優(yōu)點。它是一種壓控器件,有與電子管相似的傳輸特性,因而在高保真音響設備和集成電路中得到了廣泛的應用,其特點有以下一些。
場效應管的品種較多,大體上可分為結(jié)型場效應管和絕緣柵場效應管兩類,且都有N型溝道(電流通道)和P型溝道兩種,每種又有增強型和耗盡型共四類。
絕緣柵場效應管又稱金屬(M)氧化物(O)半導體(S)場效應管,簡稱MOS管。按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)又可分為一般MOS管和VMOS管兩種,每種又有N型溝道和P型溝道兩種、增強型和耗盡型四類。
VMOS場效應管,其全稱為V型槽MOS場效應管,是在一般MOS場效應管的基礎上發(fā)展起來的新型高效功率開關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場效應管輸入阻抗高(大于100MΩ)、驅(qū)動電流小(0.1uA左右),還具有耐壓高(最高1200V)、工作電流大(1.5~100A)、輸出功率高(1~250W)、跨導線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性。目前已在高速開關(guān)、電壓放大(電壓放大倍數(shù)可達數(shù)千倍)、射頻功放、開關(guān)電源和逆變器等電路中得到了廣泛應用。由于它兼有電子管和晶體管的優(yōu)點,用它制作的高保真音頻功放,音質(zhì)溫暖甜潤而又不失力度,備受愛樂人士青睞,因而在音響領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。VMOS管和一般MOS管一樣,也可分為N型溝道和P型溝道兩種、增強型和耗盡型四類,分類特征與一般的MOS管相同。VMOS場效應管還有以下特點。
二、場效應管的主要參數(shù)及選用
為了正確安全運用場效應管,防止靜電、誤操作或儲存不當而損壞場效應管,必須對場效應管主要參數(shù)有所了解和掌握。場效應管的參數(shù)多達幾十種,現(xiàn)將主要參數(shù)及含義列于表1,作為參考。
符號 | 名稱 | 含義 |
BVGSS | 柵源耐壓 | 柵源之間的SiO2層很薄,耐壓一般只有30~40V |
BVDSS | 源漏耐壓 | VGS=0,源漏反向漏電流達10uA時的VDS值 |
VP | 夾斷電壓 | 在源極接地情況下,為使漏源電流輸出為零時的柵源電壓 |
VT | 開啟電壓 | 當IDS達到1mA時,柵源之間的電壓 |
IGss | 漏泄電流 | 柵一溝道結(jié)施加反向電壓下的反向電流,結(jié)型管為nA級,MOS管為pA級 |
IDss | 飽和漏源電流 | 零偏壓VGS=0時的漏電流 |
RGS | 輸入電阻 | 柵源絕緣電阻,柵一溝道在反偏壓下的電阻,結(jié)型管為100M Ω,MOS管為10000MΩ以上 |
RDS | 輸出電阻 | 漏極特性曲線斜率的導數(shù),即1/RDS=△ID/△VDS |
gm | 跨導 | 表示柵極電壓對漏極電流的控制能力 |
IDs | 源漏電流 | |
PD | 耗散功率 | |
NF | 噪聲系數(shù) | 噪聲是管子內(nèi)載流子不規(guī)則運動引起的,場效應管要比晶體管小得多,NF愈小表示管子噪聲愈小 |
CGS | 柵源電容 | 輸入電容,越小越好,減小失真,有利頻率特性提高 |
CDS | 漏源電容 | 輸出電容,越小越好,減小失真,有利頻率特性提高 |
CGD | 柵漏電容 | 反饋電容,越小越好,減小失真,有利頻率特性提高 |
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