場(chǎng)效應(yīng)管器件開(kāi)關(guān)比理解分析-KIA MOS管

場(chǎng)效應(yīng)管器件開(kāi)關(guān)比

開(kāi)關(guān)比的定義：開(kāi)關(guān)比是反應(yīng)器件對(duì)電流的調(diào)控能力的，定義為器件開(kāi)狀態(tài)電流與關(guān)狀態(tài)電流的比值。

場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，在源、漏電壓不變的情況下，加門(mén)壓和不加門(mén)壓時(shí)測(cè)得的源漏電流之比成為“開(kāi)關(guān)電流比”。該量可以用來(lái)衡量門(mén)壓對(duì)導(dǎo)電溝道的控制能力。

圖像讀取開(kāi)關(guān)比：如圖中所示，我們以轉(zhuǎn)移特性曲線電流最低點(diǎn)為器件的關(guān)閉狀態(tài)，以電流最高點(diǎn)(飽和狀態(tài)即電流趨向于平緩狀態(tài))為開(kāi)狀態(tài)最大電流（得到最大的開(kāi)關(guān)比）。

圖中負(fù)柵壓為空穴傳導(dǎo)，正柵壓下為電子傳導(dǎo)，可以得到紅線處I開(kāi)/I關(guān)為105，藍(lán)線處I開(kāi)/I關(guān)為104。

場(chǎng)效應(yīng)管簡(jiǎn)介

場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。主要有兩種類型：結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（junction FET—JFET)和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（metal-oxidesemiconductor FET，簡(jiǎn)稱MOS-FET）。

由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。

具有輸入電阻高（10⁷～10¹⁵Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。

場(chǎng)效應(yīng)管（FET）是利用控制輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件，并以此命名。

由于它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極型晶體管。FET 英文為Field Effect Transistor，簡(jiǎn)寫(xiě)成FET。

工作原理：

場(chǎng)效應(yīng)管工作原理用一句話說(shuō)，就是“漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID，用以柵極與溝道間的pn結(jié)形成的反偏的柵極電壓控制ID”。

更正確地說(shuō)，ID流經(jīng)通路的寬度，即溝道截面積，它是由pn結(jié)反偏的變化，產(chǎn)生耗盡層擴(kuò)展變化控制的緣故。

在VGS=0的非飽和區(qū)域，表示的過(guò)渡層的擴(kuò)展因為不很大，根據(jù)漏極-源極間所加VDS的電場(chǎng)，源極區(qū)域的某些電子被漏極拉去，即從漏極向源極有電流ID流動(dòng)。

從門(mén)極向漏極擴(kuò)展的過(guò)度層將溝道的一部分構(gòu)成堵塞型，ID飽和。將這種狀態(tài)稱為夾斷。這意味著過(guò)渡層將溝道的一部分阻擋，并不是電流被切斷。

在過(guò)渡層由于沒(méi)有電子、空穴的自由移動(dòng)，在理想狀態(tài)下幾乎具有絕緣特性，通常電流也難流動(dòng)。但是此時(shí)漏極-源極間的電場(chǎng)，實(shí)際上是兩個(gè)過(guò)渡層接觸漏極與門(mén)極下部附近，由于漂移電場(chǎng)拉去的高速電子通過(guò)過(guò)渡層。

因漂移電場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變產(chǎn)生ID的飽和現(xiàn)象。其次，VGS向負(fù)的方向變化，讓VGS=VGS(off)，此時(shí)過(guò)渡層大致成為覆蓋全區(qū)域的狀態(tài)。

而且VDS的電場(chǎng)大部分加到過(guò)渡層上，將電子拉向漂移方向的電場(chǎng)，只有靠近源極的很短部分，這更使電流不能流通。

作用：

1.場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。

2.場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。

3.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻。

4.場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

5.場(chǎng)效應(yīng)管可以用作電子開(kāi)關(guān)。

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