半导体三极管中参与导电的有两种极性的载流子,所以也称为双极型三极管。本文将介绍另一种三极管,这种三极管只有一种载流子参与导电,所以也称为单极型三极管,因为这种管子是利用电场效应控制电流的,所以也叫场效应三极管(FET),简称场效应管。

 

场效应管可以分成两大类,一类是结型场效应管(JFET),另一类是绝缘栅场效应管(MOSFET)。

 

 

在如果你在某宝里搜索“场效应管”你会发现,搜索出来的基本上是绝缘栅场效应管。

 

 

即使搜索“结型场效应管”,出来的也只有几种,你是不是怀疑结型场效应管已经被人类抛弃了的感觉,没错,JFET 相对来说是比较少使用的,如果你问百度,百度貌似也无法回答你这个问题。

 

 

欢迎知道原因的朋友留言分享一下,为什么结型场效应管比较少使用?

 

下面我们就跳过 JFET,来点实际的,还是直接分享绝缘栅场效应管的相关基础知识吧。

 

绝缘栅场效应管中文全称是金属 - 氧化物半导体场效应晶体管,由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离,所以又叫绝缘栅场效应管,英文简称是 MOSFET,一般也简称为 MOS 管。

 

MOSFET 的输入电阻很高,高达 109Ω以上,从导电沟道来分,可以分为 N 沟道和 P 沟道两种,无论是 N 沟道还是 P 沟道,又可以分为增强型和耗尽型。

 

N 沟道的 MOS 管通常也简称为 NMOS,P 沟道的 MOS 管简称为 PMOS。

 

▲ MOS 管种类

 

MOS 管共有 3 个脚,栅极 G,漏极 D,源极 S,通常情况下,MOS 管的衬底是跟 S 极在管子内部是连接在一起的,而且,MOS 管的 D 极和 S 极之间一般会有一个寄生二极管,所以,你见到的 MOS 管的符号通常是画成下面这样的。

 

▲ MOS 管符号通常是画成这样的

 

仔细观察的朋友可以发现,无论是 N 沟道还是 P 沟道,寄生二极管的方向总是跟箭头的方向是一致的。

 

其实在一般使用中,更多是使用 N 沟道增强型或者 P 沟道增强型 MOS 管,耗尽型的管子是比较少使用到的。

 

那么,如何使用 MOS 管做电子开关?比如用来驱动 LED?


先来两个图。

 

▲ MOS 管做电子开关的简单应用

 

一般认为 MOS 管导通是不需要电流,只要 UGS 提供一定的电压就可以导通了。

 

对于 N 沟道增强型的 MOS 管,当 UGS 大于一定值时就会导通,这里所说的“一定值”是指开启电压 UGS(th),N 沟道增强型 UGS(th)一般是 2~4V 之间。

 


对于 P 沟道增强型的 MOS 管,当 UGS 小于一定值时就会导通,P 沟道增强型 UGS(th)一般是 -2~-4V 之间。

 

 

如果 UGS 达不到相应的电压值,MOS 就无法导通,所以说 MOS 管是电压控制型元件。

 

可能会有朋友问,电路图中的电阻 Rgs 有什么作用?

 

 

是这样的,在 MOS 管内部结构里,G 极与 D 极、S 极实际上是有一层绝缘层二氧化硅进行隔离的,这就相当于存在一个电容器。

 

 

这些寄生电容是无法避免的,电容的大小由 MOS 管的结构、材料、所加的电压决定。

 

如果上面的电路图没有电阻 Rgs 的,电路将会变成怎样呢,下面以图 1 为例,做个小实验。

 

 

没有电阻 Rgs 时,在 G 极接上 5V 控制信号,相当于给寄生电容 Cgs 进行充电,即使撤去 G 极上的控制电压,G 极上也有电容的电压存在,所以 MOS 仍然是导通的。

 


当有 G、S 两极有电阻 Rgs 时,当 G 极撤去 5V 信号,电阻 Rgs 可以把寄生电容 Cgs 上的电压进行释放,所以 MOS 就截止了。

 

所以,上面电路加入电阻 Rgs,可以对电容的电压进行及时的释放,这样有利于提高电路的可靠性,可以避免 G 极没有控制信号时误动作。

 

MOS 管具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性,在电路中,可以用作放大器、电子开关等用途。MOS 管相关的知识还有很多,以后再跟大家讨论。