mos管的工作原理

目前主板或顯卡上使用的MOS管并不太多 ，一般有10個左右。主要原因是大部分MOS管集成在IC芯片中 。因為MOS管主要為配件提供穩(wěn)定的電壓
，所以一般用在CPU 、AGP插槽
、內(nèi)存插槽附近
。仔清其中，CPU和AGP插槽附近布置了一組MOS管 ，而內(nèi)存插槽共用一組MOS管。一般來說
，MOS管兩個一組出現(xiàn)在主板上 。工作原理雙極晶體管將輸入端的小電流變化放大，然后在輸出端輸出大的電流變化
。雙極晶體管的增益定義為輸出電流與輸入電流之比(β)。另一種晶體管叫FET ，把輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化 。它們是電流控制裝置和電壓控制裝置。FET的增益等于其跨導)gm，跨導定義為輸出電流的變化與輸入電壓的變化之比
。FET的名字也來源于它的輸入柵極(稱為gate)
，它通過在絕緣層(氧化物SIO2)上投射電場來影響流經(jīng)晶體管的電流。實際上沒有電念褲前流流過這個絕緣體(只是電容的作用)，所以FET的柵極電流很小(電容的電流損耗) 。最常見的FET在柵電極純戚下使用一薄層二氧化硅作為絕緣體
。這種晶體管被稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管 ，或金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。

求解MOS場效應管的構(gòu)造原理
，和工作原理，越詳細越好 ，謝謝
。

場效應管工作原理（1）

場效應晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管 。它屬于電壓控制型半導體器件
，具有輸入電阻高（108～109Ω）、噪聲小 、功耗低
、動態(tài)范圍大、易于集成 、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者
。

一
、場效應管的分類

場效應管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場效應管（JFET）因有兩個PN結(jié)而得名 ，絕緣柵型場效應管（JGFET）則因柵極與其它電極完全絕緣而得名 。目前在絕緣柵型場效應管中
，應用最為廣泛的是MOS場效應管，簡稱MOS管（即金屬-氧化物-半導體場效應管MOSFET）；此外還有PMOS 、NMOS和VMOS功率場效應管 ，以及最近剛問世的πMOS場效應管
、VMOS功率模塊等
。

按溝道半導體材料的不同，結(jié)型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導電方式來劃分
，場效應管又可分成耗盡型與增強型 。結(jié)型場效應管均為耗盡型，絕緣柵型場效應管既有耗盡型的 ，也有增強型的。

場效應晶體管可分為結(jié)場效應晶體管和MOS場效應晶體管
。而MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型；P溝耗盡型和增強型四大類。見下圖 。

二、場效應三極管的型號命名方法

現(xiàn)行有兩種命名方法
。第一種命名方法與雙極型三極管相同
，第三搜困位字母J代表結(jié)型場效應管，O代表絕緣柵場效應管。第二位字母代表 材料 ，D是P型硅
，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道 。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場效應三極管，3DO6C 是絕緣柵型N溝道場效應三極管
。

第二種命名方法是AH ××# ，AH 代表場效應管
，××以數(shù)字代表型號的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如AH 14A 、AH 45G等 。

三
、場效應管的參數(shù)

場效應管的參數(shù)很多 ，包括直流參數(shù)、交流參數(shù)和極限參數(shù)
，但一般賀畢使用時 以下主要參數(shù)：

1 、I DSS — 飽和漏源電流
。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中，柵極電壓U AH =0時的漏源電流。

2
、UP — 夾斷電壓 。是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應管中 ，使漏源間剛截止時的柵極電壓
。

3、UT — 開啟電壓。是指增強型絕緣柵場效管中，使漏源間剛導通時的柵極電壓 。

4 、gM — 跨導。是表示柵源電壓U AH — 對漏極電流I D的控制能力
，即漏極電流I D變化量與柵源電壓UAH 變化量的比值
。gM 是衡量場效應管放大能力的重要參數(shù)。

5
、BUDS — 漏源擊穿電壓 。是指柵源電壓UAH 一定時，場效應管正常工作所能承受的最大漏源電壓
。這是一項極限參數(shù) ，加在場效應管上的工作電壓必須小于BUDS。

6、PDSM — 最大耗散功率 。也是一項極限參數(shù)
，是指場效應管性能不變壞時所允許的最大漏源耗散功率
。使用時，場效應管實際功耗應小于PDSM并留有一定余量。

7 、IDSM — 最大漏源電流 。是一項極限參數(shù) ，是指場效應管正常工作時
，漏源間所允許通過的最大電流
。場效應管的工作電流不應超過IDSM

幾種常用的場效應三極管的主要參數(shù)

四、場效應管的作用

1
、場效應管可應用于放大。由于場效應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、場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換
。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

3 、場效禪漏芹應管可以用作可變電阻 。

4
、場效應管可以方便地用作恒流源。

5、場效應管可以用作電子開關(guān)
。

五 、場效應管的測試

1
、結(jié)型場效應管的管腳識別：

場效應管的柵極相當于晶體管的基極
，源極和漏極分別對應于晶體管的發(fā)射極和集電極。將萬用表置于R×1k檔，用兩表筆分別測量每兩個管腳間的正、反向電阻 。當某兩個管腳間的正 、反向電阻相等 ，均為數(shù)KΩ時
，則這兩個管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個管腳即為柵極G
。對于有4個管腳的結(jié)型場效應管 ，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。

2
、判定柵極

用萬用表黑表筆碰觸管子的一個電極，紅表筆分別碰觸另外兩個電極 。若兩次測出的阻值都很小
，說明均是正向電阻，該管屬于N溝道場效應管 ，黑表筆接的也是柵極
。

制造工藝決定了場效應管的源極和漏極是對稱的
，可以互換使用，并不影響電路的正常工作 ，所以不必加以區(qū)分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐 。

注意不能用此法判定絕緣柵型場效應管的柵極
。因為這種管子的輸入電阻極高
，柵源間的極間電容又很小，測量時只要有少量的電荷 ，就可在極間電容上形成很高的電壓
，容易將管子損壞。

3、估測場效應管的放大能力

將萬用表撥到R×100檔，紅表筆接源極S ，黑表筆接漏極D
，相當于給場效應管加上1.5V的電源電壓 。這時表針指示出的是D-S極間電阻值
。然后用手指捏柵極G，將人體的感應電壓作為輸入信號加到柵極上。由于管子的放大作用 ，UDS和ID都將發(fā)生變化，也相當于D-S極間電阻發(fā)生變化
，可觀察到表針有較大幅度的擺動 。如果手捏柵極時表針擺動很小，說明管子的放大能力較弱；若表針不動 ，說明管子已經(jīng)損壞。

由于人體感應的50Hz交流電壓較高
，而不同的場效應管用電阻檔測量時的工作點可能不同，因此用手捏柵極時表針可能向右擺動 ，也可能向左擺動
。少數(shù)的管子RDS減小
，使表針向右擺動，多數(shù)管子的RDS增大 ，表針向左擺動。無論表針的擺動方向如何
，只要能有明顯地擺動，就說明管子具有放大能力 。

本方法也適用于測MOS管
。為了保護MOS場效應管 ，必須用手握住螺釘旋具絕緣柄
，用金屬桿去碰柵極，以防止人體感應電荷直接加到柵極上 ，將管子損壞。

MOS管每次測量完畢，G-S結(jié)電容上會充有少量電荷
，建立起電壓UAH ，再接著測時表針可能不動 ，此時將G-S極間短路一下即可 。

目前常用的結(jié)型場效應管和MOS型絕緣柵場效應管的管腳順序如下圖所示
。

六 、常用場效用管

1
、MOS場效應管

即金屬-氧化物-半導體型場效應管
，英文縮寫為MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），屬于絕緣柵型。其主要特點是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化硅絕緣層 ，因此具有很高的輸入電阻（最高可達1015Ω） 。它也分N溝道管和P溝道管
，符號如圖1所示
。通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。根據(jù)導電方式的不同，MOSFET又分增強型、耗盡型 。所謂增強型是指：當VAH =0時管子是呈截止狀態(tài) ，加上正確的VAH 后
，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而“增強”了該區(qū)域的載流子 ，形成導電溝道
。耗盡型則是指
，當VAH =0時即形成溝道，加上正確的VAH 時 ，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而“耗盡 ”了載流子
，使管子轉(zhuǎn)向截止。

以N溝道為例，它是在P型硅襯底上制成兩個高摻雜濃度的源擴散區(qū)N+和漏擴散區(qū)N+ ，再分別引出源極S和漏極D 。源極與襯底在內(nèi)部連通
，二者總保持等電位。圖1（a）符號中的前頭方向是從外向電，表示從P型材料（襯底）指身N型溝道
。當漏接電源正極 ，源極接電源負極并使VAH =0時
，溝道電流（即漏極電流）ID=0。隨著VAH 逐漸升高，受柵極正電壓的吸引 ，在兩個擴散區(qū)之間就感應出帶負電的少數(shù)載流子
，形成從漏極到源極的N型溝道，當VAH 大于管子的開啟電壓VTN（一般約為+2V）時 ，N溝道管開始導通
，形成漏極電流ID 。

國產(chǎn)N溝道MOSFET的典型產(chǎn)品有3DO1 、3DO2、3DO4（以上均為單柵管），4DO1（雙柵管）
。它們的管腳排列（底視圖）見圖2。

MOS場效應管比較“嬌氣
” 。這是由于它的輸入電阻很高 ，而柵-源極間電容又非常小，極易受外界電磁場或靜電的感應而帶電
，而少量電荷就可在極間電容上形成相當高的電壓（U=Q/C），將管子損壞
。因此了廠時各管腳都絞合在一起 ，或裝在金屬箔內(nèi)
，使G極與S極呈等電位，防止積累靜電荷。管子不用時 ，全部引線也應短接 。在測量時應格外小心
，并采取相應的防靜電感措施
。

MOS場效應管的檢測方法

（1）．準備工作

測量之前，先把人體對地短路后 ，才能摸觸MOSFET的管腳。最好在手腕上接一條導線與大地連通
，使人體與大地保持等電位 。再把管腳分開，然后拆掉導線
。

（2）．判定電極

將萬用表撥于R×100檔 ，首先確定柵極。若某腳與其它腳的電阻都是無窮大
，證明此腳就是柵極G 。交換表筆重測量，S-D之間的電阻值應為幾百歐至幾千歐 ，其中阻值較小的那一次，黑表筆接的為D極
，紅表筆接的是S極。日本生產(chǎn)的3SK系列產(chǎn)品，S極與管殼接通 ，據(jù)此很容易確定S極
。

（3）．檢查放大能力（跨導）

將G極懸空
，黑表筆接D極，紅表筆接S極 ，然后用手指觸摸G極
，表針應有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場效應管有兩個柵極G1
、G2 。為區(qū)分之，可用手分別觸摸G1、G2極 ，其中表針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)幅度較大的為G2極
。

目前有的MOSFET管在G-S極間增加了保護二極管
，平時就不需要把各管腳短路了。

MOS場效應晶體管使用注意事項 。

MOS場效應晶體管在使用時應注意分類，不能隨意互換
。MOS場效應晶體管由于輸入阻抗高（包括MOS集成電路）極易被靜電擊穿 ，使用時應注意以下規(guī)則：

（1）. MOS器件出廠時通常裝在黑色的導電泡沫塑料袋中
，切勿自行隨便拿個塑料袋裝。也可用細銅線把各個引腳連接在一起，或用錫紙包裝

（2）.取出的MOS器件不能在塑料板上滑動 ，應用金屬盤來盛放待用器件 。

（3）. 焊接用的電烙鐵必須良好接地
。

（4）. 在焊接前應把電路板的電源線與地線短接，再MOS器件焊接完成后在分開。

（5）. MOS器件各引腳的焊接順序是漏極 、源極
、柵極 。拆機時順序相反
。

（6）.電路板在裝機之前
，要用接地的線夾子去碰一下機器的各接線端子，再把電路板接上去。

（7）. MOS場效應晶體管的柵極在允許條件下 ，最好接入保護二極管 。在檢修電路時應注意查證原有的保護二極管是否損壞。

2、VMOS場效應管

VMOS場效應管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應管
，其全稱為V型槽MOS場效應管
。它是繼MOSFET之后新發(fā)展起來的高效 、功率開關(guān)器件。它不僅繼承了MOS場效應管輸入阻抗高（≥108W）
、驅(qū)動電流?。ㄗ笥?.1μA左右），還具有耐壓高（最高可耐壓1200V）、工作電流大（1.5a～100A） 、輸出功率高（1～250W）
、跨導的線性好、開關(guān)速度快等優(yōu)良特性 。正是由于它將電子管與功率晶體管之優(yōu)點集于一身 ，因此在電壓放大器（電壓放大倍數(shù)可達數(shù)千倍） 、功率放大器
、開關(guān)電源和逆變器中正獲得廣泛應用
。

眾所周知
，傳統(tǒng)的MOS場效應管的柵極、源極和漏極大大致處于同一水平面的芯片上，其工作電流基本上是沿水平方向流動。VMOS管則不同 ，從左下圖上可以看出其兩大結(jié)構(gòu)特點:第一
，金屬柵極采用V型槽結(jié)構(gòu)；第二，具有垂直導電性 。由于漏極是從芯片的背面引出 ，所以ID不是沿芯片水平流動
，而是自重摻雜N+區(qū)（源極S）出發(fā)，經(jīng)過P溝道流入輕摻雜N-漂移區(qū) ，最后垂直向下到達漏極D
。電流方向如圖中箭頭所示，因為流通截面積增大
，所以能通過大電流。由于在柵極與芯片之間有二氧化硅絕緣層，因此它仍屬于絕緣柵型MOS場效應管 。

國內(nèi)生產(chǎn)VMOS場效應管的主要廠家有877廠 、天津半導體器件四廠、杭州電子管廠等 ，典型產(chǎn)品有VN401
、VN672、VMAH 2等
。表1列出六種VMOS管的主要參數(shù)。其中
，IRFPC50的外型如右上圖所示 。

VMOS場效應管的檢測方法

（1）．判定柵極G

將萬用表撥至R×1k檔分別測量三個管腳之間的電阻
。若發(fā)現(xiàn)某腳與其字兩腳的電阻均呈無窮大，并且交換表筆后仍為無窮大 ，則證明此腳為G極
，因為它和另外兩個管腳是絕緣的。

（2）．判定源極S 、漏極D

由圖1可見，在源-漏之間有一個PN結(jié) ，因此根據(jù)PN結(jié)正
、反向電阻存在差異
，可識別S極與D極 。用交換表筆法測兩次電阻，其中電阻值較低（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻 ，此時黑表筆的是S極
，紅表筆接D極。

（3）．測量漏-源通態(tài)電阻RDS（on）

將G-S極短路，選擇萬用表的R×1檔 ，黑表筆接S極，紅表筆接D極
，阻值應為幾歐至十幾歐
。

由于測試條件不同，測出的RDS（on）值比手冊中給出的典型值要高一些。例如用500型萬用表R×1檔實測一只IRFPC50型VMOS管 ，RDS（on）=3.2W
，大于0.58W（典型值） 。

（4）．檢查跨導

將萬用表置于R×1k（或R×100）檔，紅表筆接S極 ，黑表筆接D極
，手持螺絲刀去碰觸柵極，表針應有明顯偏轉(zhuǎn) ，偏轉(zhuǎn)愈大
，管子的跨導愈高
。

注意事項：

（1）VMOS管亦分N溝道管與P溝道管，但絕大多數(shù)產(chǎn)品屬于N溝道管。對于P溝道管 ，測量時應交換表筆的位置 。

（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護二極管
，本檢測方法中的1、2項不再適用
。

（3）目前市場上還有一種VMOS管功率模塊，專供交流電機調(diào)速器 、逆變器使用。例如美國IR公司生產(chǎn)的IRFT001型模塊 ，內(nèi)部有N溝道
、P溝道管各三只，構(gòu)成三相橋式結(jié)構(gòu) 。

（4）現(xiàn)在市售VNF系列（N溝道）產(chǎn)品
，是美國Supertex公司生產(chǎn)的超高頻功率場效應管，其最高工作頻率fp=120MHz ，IDSM=1A
，PDM=30W，共源小信號低頻跨導gm=2000μS
。適用于高速開關(guān)電路和廣播、通信設(shè)備中。

（5）使用VMOS管時必須加合適的散熱器后 。以VNF306為例 ，該管子加裝140×140×4（mm）的散熱器后
，最大功率才能達到30W

七 、場效應管與晶體管的比較

（1）場效應管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件
。在只允許從信號源取較少電流的情況下 ，應選用場效應管；而在信號電壓較低
，又允許從信號源取較多電流的條件下，應選用晶體管。

（2）場效應管是利用多數(shù)載流子導電 ，所以稱之為單極型器件
，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導電 。被稱之為雙極型器件。

（3）有些場效應管的源極和漏極可以互換使用 ，柵壓也可正可負，靈活性比晶體管好
。

（4）場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作
，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊硅片上，因此場效應管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應用。

場效應管工作原理是什么?

場效應管是由于它僅靠半導體中場效應管和mos管的工作原理的多數(shù)載流子導電場效應管和mos管的工作原理 ，是一種常見的利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種電壓控制性半導體器件 。

場效應管不但具有雙極性晶體管體積小
、備告重量輕、壽命長等優(yōu)點場效應管和mos管的工作原理
，而且輸入回路的內(nèi)阻高達107~1012Ω場效應管和mos管的工作原理，噪聲低 ，熱穩(wěn)定性好
，抗輻射能力強，且比后者耗電仿空明省 ，這些優(yōu)點使之從20世紀60年代誕生起就廣泛地應用于各種電子電路之中
。

分類：

場效應管可以分為結(jié)型場效應管和絕緣柵型場效應管
，結(jié)型場效應管因有兩個PN結(jié)而得名，絕緣柵型場效應管則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。因為絕緣柵型場效應管的柵極為金屬鋁 ，故又稱為MOS管 。

場效應管按導電方式的不同來劃分
，可分成耗盡型與增強型
。當柵壓為零時有較大漏極電流的稱為耗盡型;當柵壓為零，漏虧圓極電流也為零 ，必須再加一定的柵壓之后才有漏極電流的稱為增強型。

MOS管有哪些作用
，工作原理是什么？

由于MOS管主要是為配件提供穩(wěn)定的電壓，所以它一般使用在CPU 、AGP插槽和內(nèi)存插槽附近 。其中在CPU與AGP插槽附近各安排一組MOS管 ，而內(nèi)存插槽則共用薯睜了一組MOS管
，MOS管一般是以兩個組成一組的形式出現(xiàn)主板上的
。 工作原理 雙極型晶體管把輸入端電流的微小變化放大后，在輸出端輸出一個大的電流變化。雙極型晶體管的增益就定義為輸出輸入電流之比（beta） 。另一種晶體管 ，叫 做場效應管（FET）數(shù)孝歲
，把輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化
。分別為電流控制器件和電壓控制器件。FET的增益等于它的跨導 (transconductance)gm， 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比 。 場效應管的名字也慎猜來源于它的輸入端柵（稱為gate） ，通過投影一個電場在一個絕緣層（氧 化物SIO2)上來影響流過晶體管的電流。事實上沒有電流流過這個絕緣體（只是一個電容的作用）
，所以FET管的GATE電流非常?。娙莸碾娏鲹p耗）
。 最普通的FET用一薄層二氧化硅來作為GATE極下的絕緣體。這種晶體管稱為金屬氧化物半導體(MOS)晶體管，或,金屬氧化物半導體場效應管 （MOSFET）（metal oxide semicondutor field effect transistor） 。

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