場效應(yīng)管特性詳細(xì)解析-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2021-03-19
場效應(yīng)管不僅兼有普通晶體管和電子管的優(yōu)點(diǎn),而且還具備兩者所缺少的優(yōu)點(diǎn)。
場效應(yīng)管具有雙向?qū)ΨQ性,即場效應(yīng)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(diǎn)的,電子管是根本不可能達(dá)到這一點(diǎn)。
所謂雙向?qū)ΨQ性,對(duì)普通晶體管來說,就是發(fā)射極和集電極互換,對(duì)電子管來說,就是將陰極和陽極互換。
場效應(yīng)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(yīng)管只是單純地利用外加的輸入信號(hào)以改變半導(dǎo)體的電阻,實(shí)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(hào)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(jìn)入集電區(qū)等極為復(fù)雜的作用過程。場效應(yīng)管的獨(dú)特而簡單的作用原理賦予了場效應(yīng)管許多優(yōu)良的性能。
場效應(yīng)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(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)備和集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用,其特點(diǎn)有以下一些。
高輸入阻抗容易驅(qū)動(dòng),輸入阻抗隨頻率的變化比較小。輸入結(jié)電容?。ǚ答侂娙荩敵龆素?fù)載的變化對(duì)輸入端影響小,驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng),電源利用率高。
場效應(yīng)管的噪聲是非常低的,噪聲系數(shù)可以做到1dB以下,現(xiàn)在大部分的場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)為0.5dB左右,這是一般晶體管和電子管難以達(dá)到的。
場效應(yīng)管具有更好的熱穩(wěn)定性和較大的動(dòng)態(tài)范圍。
場效應(yīng)管的輸出為輸入的2次冪函數(shù),失真度低于晶體管,比膽管略大一些。
場效應(yīng)管的失真多為偶次諧波失真,聽感好,高中低頻能量分配適當(dāng),聲音有密度感,低頻潛得較深,音場較穩(wěn),透明感適中,層次感、解析力和定位感均有較好表現(xiàn),具有良好的聲場空間描繪能力,對(duì)音樂細(xì)節(jié)有很好表現(xiàn)。
普通晶體管在工作時(shí),由于輸入端(發(fā)射結(jié))加的是正向偏壓,因此輸入電阻是很低的,場效應(yīng)管的輸入端(柵極與源極之間)工作時(shí)可以施加負(fù)偏壓即反向偏壓,也可以加正向偏壓,因此增加了電路設(shè)計(jì)的變通性和多樣性。
通常在加反向偏壓時(shí),它的輸入電阻更高,高達(dá)100MΩ以上,場效應(yīng)管的這一特性彌補(bǔ)了普通晶體管及電子管在某些方面應(yīng)用的不足。
場效應(yīng)管的防輻射能力比普通晶體管提高10倍左右。
轉(zhuǎn)換速率快,高頻特性好。
場效應(yīng)管的電壓與電流特性曲線與五極電子管輸出特性曲線十分相似。
場效應(yīng)管的品種較多,大體上可分為結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵場效應(yīng)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(qiáng)型和耗盡型共四類。
絕緣柵場效應(yīng)管又稱金屬(M)氧化物(O)半導(dǎo)體(S)場效應(yīng)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(qiáng)型和耗盡型四類。
場效應(yīng)管特性:VMOS場效應(yīng)管,其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)管,是在一般MOS場效應(yīng)管的基礎(chǔ)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(yīng)管輸入阻抗高(大于100MΩ)、驅(qū)動(dòng)電流?。?.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(dǎo)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(dá)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(yīng)用。
由于它兼有電子管和晶體管的優(yōu)點(diǎn),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(yīng)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(qiáng)型和耗盡型四類,分類特征與一般的MOS管相同。VMOS場效應(yīng)管還有以下特點(diǎn)。
輸入阻抗高。由于柵源之間是SiO2層,柵源之間的直流電阻基本上就是SiO2絕緣電阻,一般達(dá)100MΩ左右,交流輸入阻抗基本上就是輸入電容的容抗。
驅(qū)動(dòng)電流小。由于輸入阻抗高,VMOS管是一種壓控器件,一般有電壓就可以驅(qū)動(dòng),所需的驅(qū)動(dòng)電流極小。
跨導(dǎo)的線性較好。具有較大的線性放大區(qū)域,與電子管的傳輸特性十分相似。
較好的線性就意味著有較低的失真,尤其是具有負(fù)的電流溫度系數(shù)(即在柵極與源極之間電壓不變的情況下,導(dǎo)通電流會(huì)隨管溫升高而減小),故不存在二次擊穿所引起的管子損壞現(xiàn)象。因此,VMOS管的并聯(lián)得到了廣泛的應(yīng)用。
結(jié)電容無變?nèi)菪?yīng)。VMOS管的結(jié)電容不隨結(jié)電壓而變化,無一般晶體管結(jié)電容的變?nèi)菪?yīng),可避免由變?nèi)菪?yīng)招致的失真。
頻率特性好。VMOS場效應(yīng)管的多數(shù)載流子運(yùn)動(dòng)屬于漂移運(yùn)動(dòng),且漂移距離僅1~1.5um,不受晶體管那樣的少數(shù)載流子基區(qū)過渡時(shí)間限制,故功率增益隨頻率變化極小,頻率特性好。
開關(guān)速度快。由于沒有少數(shù)載流子的存儲(chǔ)延遲時(shí)間,VMOS場效應(yīng)管的開關(guān)速度快,可在20ns內(nèi)開啟或關(guān)斷幾十A電流。
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