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AOS场效应管的基本结构和工作原理【详细讲解】

发布时间:2020-03-23 10:46人气:

AOSMOS管是较新型的半导体材料,利用电场效应来控制晶体管的电流,因而得名。它的外型也是一个三极管,因此又称AOSMOS管。它只有一种载流子参与导电的半导体器件,是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。从AOSMOS管三极管的结构来划分,它有结型AOSMOS管三极管和绝缘栅型AOSMOS管三极管之分。


结型AOSMOS管三极管

(1) 结构

N沟道结型AOSMOS管三极管的结构如图1所示,它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结,形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。两个P区即为栅极,N型硅的一端是漏极,另一端是源极。

AOSMOS管工作原理


MOS场效应管的基本结构和工作原理第1图


结型AOS场效应管三极管的结构

(1) 工作原理

以N沟道为例说明其工作原理。

当UGS=0时,在漏、源之间加有一定电压时,在漏源间将形成多子的漂移运动,产生漏极电流。当UGS<>

(2)特性曲线

结型AOSMOS管三极管的特性曲线有两条,一是输出特性曲线(ID=f(UDS)|UGS=常量),二是转移特性曲线(ID=f(UGS)|UDS=常量)。N沟道结型场效应三极管的特性曲线如图2所示。

AOS场效应管工作原理


MOS场效应管的基本结构和工作原理第2图


N沟道结型AOSMOS管三极管的特性曲线

绝缘栅AOSMOS管三极管的工作原理

绝缘栅AOSMOS管三极管分为:耗尽型 →N沟道、P沟道 增强型 →N沟道、P沟道

N沟道耗尽型绝缘栅AOSMOS管

N沟道耗尽型的结构和符号如图3(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UGS=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UGS>0时,将使ID进一步增加。UGS<>

AOSMOS管工作原理


MOS场效应管的基本结构和工作原理第3图


N沟道耗尽型绝缘栅AOSMOS管结构和转移特性曲线

N沟道增强型绝缘栅AOSMOS管

结构与耗尽型类似。但当UGS=0 V时,在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时,若0UGS(th)时,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UGS=0V时ID=0,只有当UGS>UGS(th)后才会出现漏极电流,这种MOS管称为增强型MOS管。

N沟道增强型MOS管的转移特性曲线。


MOS场效应管的基本结构和工作原理第4图


转移特性曲线

P沟道AOSMOS管

P沟道MOS管的工作原理与N沟道MOS管完全相同,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。

作用

控制电流,简单点说就是转电源,比如把12V转为1.2V。不排除控制线路上有小型的AOS场效应管,测量方法主要是通电时检查D极和S极压降,很小可判断正常,很大则损坏。

AOS场效应管在主板中的作用

AOS场效应管是一种单极型晶体管,它只有一个P-N结,在零偏压的状态下,它是导通的,如果在其栅极(G)和源极(S)之间加上一个反向偏压(称栅极偏压)在反向电场作用下P-N变厚(称耗尽区)沟道变窄,其漏极电流将变小,反向偏压达到一定时,耗尽区将完全沟道"夹断",此时,场效应管进入截止状态如图C-c,此时的反向偏压我们称之为夹断电压,用Vpo表示,它与栅极电压Vgs和漏源电压Vds之间可近以表示为Vpo=Vps+ |Vgs|,这里|Vgs|是Vgs的绝对值.


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