增强型mos管与耗尽型MOS管的区别?

76 2024-06-30 02:56

一、增强型mos管与耗尽型MOS管的区别?

Mos管增强型和耗尽型

增强型场效应管

所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。当栅极加有电压时,若0<VGS<VGS(th)时,通过栅极和衬底间形成的电容电场作用,将靠近栅极下方的P型半导体中的多子空穴向下方排斥,出现了一薄层负离子的耗尽层;同时将吸引其中的少子向表层运动,但数量有限,不足以形成导电沟道,将漏极和源极沟通,所以仍然不足以形成漏极电流ID。进一步增加VGS,当VGS>VGS(th)时( VGS(th)称为开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着VGS的继续增加,ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0,只有当VGS>VGS(th)后才会出现漏极电流,所以,这种MOS管称为增强型MOS管。VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(VGS(th))|VDS=const这一曲线描述,称为转移特性曲线,如下图

增强型场效应管工作原理

(1)N沟道增强型场效应管

N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极(漏极D、源极S)。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底,用符号B表示。栅源电压VGS的控制作用:当VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。

N沟道增强型MOSFET的结构示意图,如下图所示。它是用一块掺杂浓度较低的P型硅片作为衬底,利用扩散工艺在衬底上扩散两个高掺杂浓度的N型区(用N+表示),并在此N型区上引出两个欧姆接触电极,分别称为源极(用S表示)和漏极(用D表示)。在源区、漏区之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅(SiO2)绝缘层,在此绝缘层上沉积出金属铝层并引出电极作为栅极(用G表示)。从衬底引出一个欧姆接触电极称为衬底电极(用B表示)。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的,所以称它为绝缘栅型场效应管。

当栅极G和源极S之间不加任何电压,即UGS=0时,由于漏极和源极两个N+型区之间隔有P型衬底,相当于两个背靠背连接的PN结,它们之间的电阻高达1012W的数量级,也就是说D、S之间不具备导电的沟道,所以无论漏、源极之间加何种极性的电压,都不会产生漏极电流ID。

当将衬底B与源极S短接,在栅极G和源极S之间加正电压,即UGS﹥0时,如下图(a)所示,则在栅极与衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的作用下,P衬底表面附近的空穴受到排斥将向下方运动,电子受电场的吸引向衬底表面运动,与衬底表面的空穴复合,形成了一层耗尽层。如果进一步提高UGS电压,使UGS达到某一电压UT时,P衬底表面层中空穴全部被排斥和耗尽,而自由电子大量地被吸引到表面层,由量变到质变,使表面层变成了自由电子为多子的N型层,称为“反型层”,如下图(b)所示。反型层将漏极D和源极S两个N+型区相连通,构成了漏、源极之间的N型导电沟道。把开始形成导电沟道所需的UGS值称为阈值电压或开启电压,用UT表示。显然,只有UGS﹥UT时才有沟道,而且UGS越大,沟道越厚,沟道的导通电阻越小,导电能力越强。这就是为什么把它称为增强型的缘故。

在UGS﹥UT的条件下,如果在漏极D和源极S之间加上正电压UDS,导电沟道就会有电流流通。漏极电流由漏区流向源区,因为沟道有一定的电阻,所以沿着沟道产生电压降,使沟道各点的电位沿沟道由漏区到源区逐渐减小,靠近漏区一端的电压UGD最小,其值为UGD=UGS-UDS,相应的沟道最薄;靠近源区一端的电压最大,等于UGS,相应的沟道最厚。这样就使得沟道厚度不再是均匀的,整个沟道呈倾斜状。随着UDS的增大,靠近漏区一端的沟道越来越薄。

当UDS增大到某一临界值,使UGD≤UT时,漏端的沟道消失,只剩下耗尽层,把这种情况称为沟道“预夹断”,如下图(a)所示。继续增大UDS(即UDS>UGS-UT),夹断点向源极方向移动,如下图(b)所示。尽管夹断点在移动,但沟道区(源极S到夹断点)的电压降保持不变,仍等于UGS-UT。因此,UDS多余部分电压[UDS-(UGS-UT)]全部降到夹断区上,在夹断区内形成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区,当电子到达夹断区边缘时,受夹断区强电场的作用,会很快的漂移到漏极.(插图对电导的影响)、

(2)P沟道增强型场效应管

P沟道增强型MOS管的结构示意图,通过光刻、扩散的方法或其他手段,在N型衬底(基片)上制作出两个掺杂的P区,分别引出电极(源极S和漏极D),同时在漏极与源极之间的SO绝缘层上制作金属,称为栅极G。

在正常工作时,P沟道增强型MOS管的衬底必须与源极相连,而漏心极对源极的电压Vds应为负值,以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏。

耗尽型场效应管

耗尽型MOS场效应管,是在制造过程中,预先在SiO2绝缘层中掺入大量的正离子,因此,在UGS=0时,这些正离子产生的电场也能在P型衬底中“感应”出足够的电子,形成N型导电沟道。当UDS>0时,将产生较大的漏极电流ID。如果使UGS<0,则它将削弱正离子所形成的电场,使N沟道变窄,从而使ID减小。当UGS更负,达到某一数值时沟道消失,ID=0。使ID=0的UGS我们也称为夹断电压,仍用UP表示。UGS

耗尽型场效应管工作原理

(1)N沟道耗尽型场效应管

沟道耗尽型MOSFET的结构与增强型MOSFET结构类似,只有一点不同,就是N沟道耗尽型MOSFET在栅极电压uGS=0时,沟道已经存在。该N沟道是在制造过程中应用离子注入法预先在衬底的表面,在D、S之间制造的,称之为初始沟道。N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图1.(a)所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道。于是,只要有漏源电压,就有漏极电流存在。当VGS>0时,将使ID进一步增加。VGS<0时,随着VGS的减小漏极电流逐渐减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压,用符号VGS(off)表示,有时也用VP表示。N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线 (插图)

由于耗尽型MOSFET在uGS=0时,漏源之间的沟道已经存在,所以只要加上uDS,就有iD流通。如果增加正向栅压uGS,栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子,沟道变厚,沟道的电导增大。

如果在栅极加负电压(即uGS<0=,就会在相对应的衬底表面感应出正电荷,这些正电荷抵消N沟道中的电子,从而在衬底表面产生一个耗尽层,使沟道变窄,沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压Up时,耗尽区扩展到整个沟道,沟道完全被夹断(耗尽),这时即使uDS仍存在,也不会产生漏极电流,即iD=0。UP称为夹断电压或阈值电压,其值通常在–1V–10V之间N沟道耗尽型MOSFET的结构图和转移特性曲线分别如图所示。

(2)P沟道耗尽型场效应管

P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。

二、耗尽型mos管寄生二极管

文章标题:耗尽型mos管寄生二极管的应用与特性

随着电子技术的不断发展,耗尽型mos管作为一种重要的半导体器件,在各种电子设备中得到了广泛的应用。然而,在应用过程中,我们需要注意寄生二极管的影响。本文将详细介绍耗尽型mos管寄生二极管的特性和应用,帮助读者更好地了解和掌握这一关键技术。

寄生二极管简介

寄生二极管是耗尽型mos管的一个重要组成部分,它与主电极相连,起着保护作用。当电流通过mos管时,寄生二极管会形成一个反向电压,从而阻止电流的反向流动。这种特性使得寄生二极管在电路保护、稳压等方面具有广泛的应用。

耗尽型mos管的应用

耗尽型mos管在各种电子设备中都有应用,如放大器、电源管理、通信设备等。它的主要优点是工作频率高、驱动能力强、功耗低等。然而,这些优点也带来了一个潜在的问题,即寄生二极管的反向恢复过程可能会产生较大的电流,从而影响电路的性能。

如何避免寄生二极管的影响

为了降低寄生二极管的影响,我们可以采取一些措施。首先,在设计电路时,要合理选择器件和布局,避免寄生二极管对其他元件的干扰。其次,可以采用负反馈电路来减小电流的变化,从而减轻寄生二极管的作用。此外,还可以使用具有良好阻尼能力的电源管理芯片,以减少寄生二极管引起的振荡。

总结

本文介绍了耗尽型mos管寄生二极管的特性和应用,并给出了如何避免其影响的方法。随着电子技术的不断发展,我们对半导体器件的要求也越来越高,了解和掌握寄生二极管的特性及应用对于我们更好地应用耗尽型mos管具有重要意义。

三、n沟道耗尽型mos管什么已经导通?

N沟道耗尽型功率MOSFET的输出特性

导通状态漏极电流ID(on)是数据手册中定义的参数,是当栅极至源极之间以特定的漏极至源极电压(VDS)在漏极与源极之间流动的电流电压(VGS)为零(或短路)。

四、mos管增强型与耗尽型的区别在哪里?

Mos管增强型和耗尽型

增强型场效应管

所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。当栅极加有电压时,若0<VGS<VGS(th)时,通过栅极和衬底间形成的电容电场作用,将靠近栅极下方的P型半导体中的多子空穴向下方排斥,出现了一薄层负离子的耗尽层;同时将吸引其中的少子向表层运动,但数量有限,不足以形成导电沟道,将漏极和源极沟通,所以仍然不足以形成漏极电流ID。进一步增加VGS,当VGS>VGS(th)时( VGS(th)称为开启电压),由于此时的栅极电压已经比较强,在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子,可以形成沟道,将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称为反型层。随着VGS的继续增加,ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0,只有当VGS>VGS(th)后才会出现漏极电流,所以,这种MOS管称为增强型MOS管。VGS对漏极电流的控制关系可用iD=f(VGS(th))|VDS=const这一曲线描述,称为转移特性曲线,如下图

增强型场效应管工作原理

(1)N沟道增强型场效应管

N沟道增强型MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极(漏极D、源极S)。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为衬底,用符号B表示。栅源电压VGS的控制作用:当VGS=0 V时,漏源之间相当两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。

N沟道增强型MOSFET的结构示意图,如下图所示。它是用一块掺杂浓度较低的P型硅片作为衬底,利用扩散工艺在衬底上扩散两个高掺杂浓度的N型区(用N+表示),并在此N型区上引出两个欧姆接触电极,分别称为源极(用S表示)和漏极(用D表示)。在源区、漏区之间的衬底表面覆盖一层二氧化硅(SiO2)绝缘层,在此绝缘层上沉积出金属铝层并引出电极作为栅极(用G表示)。从衬底引出一个欧姆接触电极称为衬底电极(用B表示)。由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的,所以称它为绝缘栅型场效应管。

当栅极G和源极S之间不加任何电压,即UGS=0时,由于漏极和源极两个N+型区之间隔有P型衬底,相当于两个背靠背连接的PN结,它们之间的电阻高达1012W的数量级,也就是说D、S之间不具备导电的沟道,所以无论漏、源极之间加何种极性的电压,都不会产生漏极电流ID。

当将衬底B与源极S短接,在栅极G和源极S之间加正电压,即UGS﹥0时,如下图(a)所示,则在栅极与衬底之间产生一个由栅极指向衬底的电场。在这个电场的作用下,P衬底表面附近的空穴受到排斥将向下方运动,电子受电场的吸引向衬底表面运动,与衬底表面的空穴复合,形成了一层耗尽层。如果进一步提高UGS电压,使UGS达到某一电压UT时,P衬底表面层中空穴全部被排斥和耗尽,而自由电子大量地被吸引到表面层,由量变到质变,使表面层变成了自由电子为多子的N型层,称为“反型层”,如下图(b)所示。反型层将漏极D和源极S两个N+型区相连通,构成了漏、源极之间的N型导电沟道。把开始形成导电沟道所需的UGS值称为阈值电压或开启电压,用UT表示。显然,只有UGS﹥UT时才有沟道,而且UGS越大,沟道越厚,沟道的导通电阻越小,导电能力越强。这就是为什么把它称为增强型的缘故。

在UGS﹥UT的条件下,如果在漏极D和源极S之间加上正电压UDS,导电沟道就会有电流流通。漏极电流由漏区流向源区,因为沟道有一定的电阻,所以沿着沟道产生电压降,使沟道各点的电位沿沟道由漏区到源区逐渐减小,靠近漏区一端的电压UGD最小,其值为UGD=UGS-UDS,相应的沟道最薄;靠近源区一端的电压最大,等于UGS,相应的沟道最厚。这样就使得沟道厚度不再是均匀的,整个沟道呈倾斜状。随着UDS的增大,靠近漏区一端的沟道越来越薄。

当UDS增大到某一临界值,使UGD≤UT时,漏端的沟道消失,只剩下耗尽层,把这种情况称为沟道“预夹断”,如下图(a)所示。继续增大UDS(即UDS>UGS-UT),夹断点向源极方向移动,如下图(b)所示。尽管夹断点在移动,但沟道区(源极S到夹断点)的电压降保持不变,仍等于UGS-UT。因此,UDS多余部分电压[UDS-(UGS-UT)]全部降到夹断区上,在夹断区内形成较强的电场。这时电子沿沟道从源极流向夹断区,当电子到达夹断区边缘时,受夹断区强电场的作用,会很快的漂移到漏极.(插图对电导的影响)、

(2)P沟道增强型场效应管

P沟道增强型MOS管的结构示意图,通过光刻、扩散的方法或其他手段,在N型衬底(基片)上制作出两个掺杂的P区,分别引出电极(源极S和漏极D),同时在漏极与源极之间的SO绝缘层上制作金属,称为栅极G。

在正常工作时,P沟道增强型MOS管的衬底必须与源极相连,而漏心极对源极的电压Vds应为负值,以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏。

耗尽型场效应管

耗尽型MOS场效应管,是在制造过程中,预先在SiO2绝缘层中掺入大量的正离子,因此,在UGS=0时,这些正离子产生的电场也能在P型衬底中“感应”出足够的电子,形成N型导电沟道。当UDS>0时,将产生较大的漏极电流ID。如果使UGS<0,则它将削弱正离子所形成的电场,使N沟道变窄,从而使ID减小。当UGS更负,达到某一数值时沟道消失,ID=0。使ID=0的UGS我们也称为夹断电压,仍用UP表示。UGS

耗尽型场效应管工作原理

(1)N沟道耗尽型场效应管

沟道耗尽型MOSFET的结构与增强型MOSFET结构类似,只有一点不同,就是N沟道耗尽型MOSFET在栅极电压uGS=0时,沟道已经存在。该N沟道是在制造过程中应用离子注入法预先在衬底的表面,在D、S之间制造的,称之为初始沟道。N沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图1.(a)所示,它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当VGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道。于是,只要有漏源电压,就有漏极电流存在。当VGS>0时,将使ID进一步增加。VGS<0时,随着VGS的减小漏极电流逐渐减小,直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压,用符号VGS(off)表示,有时也用VP表示。N沟道耗尽型MOSFET的转移特性曲线 (插图)

由于耗尽型MOSFET在uGS=0时,漏源之间的沟道已经存在,所以只要加上uDS,就有iD流通。如果增加正向栅压uGS,栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子,沟道变厚,沟道的电导增大。

如果在栅极加负电压(即uGS<0=,就会在相对应的衬底表面感应出正电荷,这些正电荷抵消N沟道中的电子,从而在衬底表面产生一个耗尽层,使沟道变窄,沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压Up时,耗尽区扩展到整个沟道,沟道完全被夹断(耗尽),这时即使uDS仍存在,也不会产生漏极电流,即iD=0。UP称为夹断电压或阈值电压,其值通常在–1V–10V之间N沟道耗尽型MOSFET的结构图和转移特性曲线分别如图所示。

(2)P沟道耗尽型场效应管

P沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。

五、mos管怎么短接?

短接MOS管的方法可以通过将其源极和漏极(或者是栅极和漏极)短接在一起来实现。这里需要注意的是,在短接MOS管之前,应该先断开与其连接的电源,否则可能会导致电路故障或者损坏。

具体的操作步骤如下:

1. 找到MOS管的引脚:MOS管通常有三个引脚,分别是源极、漏极和栅极。您需要先确定每个引脚的位置。

2. 确定哪个引脚需要被短接:通常情况下,将MOS管的源极和漏极短接在一起,可以实现让MOS管通电导通的效果。但如果需要实现其他特定的功能,则可能需要短接其他引脚。例如,当使用MOS管作为开关时,短接MOS管的栅极和漏极能够将MOS管关闭。

3. 使用导线将引脚短接:将一根导线的两端分别连接到需要短接的两个引脚上,以确保它们相互短接。在连接之前,请务必确认电源已关闭,并确保导线接触良好。

需要注意的是,短接MOS管可能会产生电弧或者损坏MOS管。因此,在短接MOS管之前,建议仔细阅读MOS管数据手册中的相关信息,或者向专业的工程师咨询建议。

六、用P型MOS管驱动负载好还是N型MOS管?

N-MOSFET好,N型半导体的载流子迁移率差不多是同型P沟道的3倍,这就意味着其导电能力更强。

市面上,绝大部分都是增强型N-MOSFET,P沟道不仅贵而且也相对难找,从应用的角度也是,N沟道正电压就可以导通,P沟道还得用负电压,太麻烦了。你的电流是12A,可以用6个MOSFET并联来实现,可以考虑IRFP150,IRFP250这类,你可以查一下参数,主要还跟你的电压有关系。如果不差钱的话,还是直接买一个控制器好,比较方便。

七、mos管限流电阻怎么接?

MOS管栅极串联电阻的确定方法: 当 Rg 增大时,导通时间延长,损耗发热加剧; Rg 减小时, di/dt 增高,可能产生误导通,使器件损坏.应根据管子的电流容量和电压额定值以及开关频率来选取 Rg 的数值。 MOS管的输入电阻很大,这个电阻不是为了提升输入电阻或者限流作用。在低频条件下,电阻小,可忽略。在高频时,MOSFET的输入阻抗将降低,而且在某个频率范围内将变成负阻,会发生振荡。

八、开关电源mos管损坏?

1、电源工作不稳定,温升过高导致变压器工作异常发生磁饱和后原边失去电流抑制作用,导致MOS开通瞬间流过的电流超过MOS电流额定值,MOS损坏;

2、MOS漏源之间电压过高,MOS管长时间工作在漏源击穿电压值临界区域附近,导致MOS晶圆的高压环损坏;

3、由于老化温度过高,导致PWM控制芯片内部电流基准电压由于温漂超出额定范围,导致流过MOS的峰值电流超出额定值,MOS损坏;

九、mos管是单极型吗?

是单极型。

MOS管(MOSFET)名为金属-氧化物半导体场效应晶体管,是一种电压控制器件,也是单极型器件。场效应管分为PMOS管和NMOS管,两者都属于绝缘栅场效应管。

  MOS管的Source(源极)和Drain(耗尽层)可对调,都是在P型backgate中形成的N型区。

  增强型:当VGS=0时,漏源没有导电沟道,在VDS作用下没有iD

  耗尽型:当VGS=0时,漏源有导电沟道,在VDS作用下有iD

十、互补型mos管的优势?

MOS互补电路,即为CMOS(Complementary Mos),其特点是在一块p衬底上嵌入N阱,进而可以使得NMOS和PMOS做到一起,减少面积。

相对于单开关管电路而言,CMOS电路有较大的噪声容限,其逻辑摆幅大,电路抗干扰能力强,静态功耗也比较低。

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