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(dǎo))gm，跨導(dǎo)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(dǎo)體(MOS)晶體管 ，或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。

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

場效應(yīng)管工作原理（1）

場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)管的分類

場效應(yīng)管分結(jié)型
、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）因有兩個PN結(jié)而得名 ，絕緣柵型場效應(yīng)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(yīng)管中
，應(yīng)用最為廣泛的是MOS場效應(yīng)管，簡稱MOS管（即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET）；此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場效應(yīng)管 ，以及最近剛問世的πMOS場效應(yīng)管 、VMOS功率模塊等
。

按溝道半導(dǎo)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(dǎo)電方式來劃分
，場效應(yīng)管又可分成耗盡型與增強型 。結(jié)型場效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型場效應(yīng)管既有耗盡型的 ，也有增強型的。

場效應(yīng)晶體管可分為結(jié)場效應(yīng)晶體管和MOS場效應(yīng)晶體管
。而MOS場效應(yīng)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(yīng)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(yīng)管，O代表絕緣柵場效應(yīng)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(yīng)三極管，3DO6C 是絕緣柵型N溝道場效應(yīng)三極管
。

第二種命名方法是AH ××# ，AH 代表場效應(yīng)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(yīng)管的參數(shù)

場效應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)通時的柵極電壓 。

4、gM — 跨導(dǎo)。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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)管實際功耗應(yīng)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(yīng)管正常工作時
，漏源間所允許通過的最大電流
。場效應(yīng)管的工作電流不應(yīng)超過IDSM

幾種常用的場效應(yīng)三極管的主要參數(shù)

四 、場效應(yīng)管的作用

1、場效應(yīng)管可應(yīng)用于放大。由于場效應(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
。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。

3、場效禪漏芹應(yīng)管可以用作可變電阻 。

4 、場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。

5
、場效應(yīng)管可以用作電子開關(guān)
。

五、場效應(yīng)管的測試

1 、結(jié)型場效應(yīng)管的管腳識別：

場效應(yīng)管的柵極相當(dāng)于晶體管的基極
，源極和漏極分別對應(yīng)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(dāng)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(yīng)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(yīng)管 ，黑表筆接的也是柵極
。

制造工藝決定了場效應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dāng)于給場效應(yīng)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(yīng)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(dāng)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(yīng)的50Hz交流電壓較高
，而不同的場效應(yīng)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(hù)MOS場效應(yīng)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(yīng)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(yīng)管和MOS型絕緣柵場效應(yīng)管的管腳順序如下圖所示
。

六、常用場效用管

1 、MOS場效應(yīng)管

即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)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(dá)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(dǎo)電方式的不同，MOSFET又分增強型
、耗盡型 。所謂增強型是指：當(dāng)VAH =0時管子是呈截止?fàn)顟B(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(dǎo)電溝道
。耗盡型則是指
，當(dāng)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(dāng)漏接電源正極 ，源極接電源負(fù)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(yīng)出帶負(fù)電的少數(shù)載流子
，形成從漏極到源極的N型溝道，當(dāng)VAH 大于管子的開啟電壓VTN（一般約為+2V）時 ，N溝道管開始導(dǎo)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(yīng)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(yīng)而帶電
，而少量電荷就可在極間電容上形成相當(dāng)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(yīng)短接 。在測量時應(yīng)格外小心
，并采取相應(yīng)的防靜電感措施
。

MOS場效應(yīng)管的檢測方法

（1）．準(zhǔn)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)）

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(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)。雙柵MOS場效應(yīng)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(hù)二極管
，平時就不需要把各管腳短路了。

MOS場效應(yīng)晶體管使用注意事項 。

MOS場效應(yīng)晶體管在使用時應(yīng)注意分類，不能隨意互換
。MOS場效應(yīng)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(yīng)注意以下規(guī)則：

（1）. MOS器件出廠時通常裝在黑色的導(dǎo)電泡沫塑料袋中
，切勿自行隨便拿個塑料袋裝。也可用細(xì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)晶體管的柵極在允許條件下 ，最好接入保護(hù)二極管 。在檢修電路時應(yīng)注意查證原有的保護(hù)二極管是否損壞。

2
、VMOS場效應(yīng)管

VMOS場效應(yīng)管（VMOSFET）簡稱VMOS管或功率場效應(yīng)管
，其全稱為V型槽MOS場效應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(dá)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(yīng)用
。

眾所周知
，傳統(tǒng)的MOS場效應(yīng)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(dǎo)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?fù)诫sN+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(dá)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(yīng)管 。

國內(nèi)生產(chǎn)VMOS場效應(yīng)管的主要廠家有877廠、天津半導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)

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(yīng)有明顯偏轉(zhuǎn) ，偏轉(zhuǎn)愈大
，管子的跨導(dǎo)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(yīng)交換表筆的位置 。

（2）有少數(shù)VMOS管在G-S之間并有保護(hù)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(yīng)管，其最高工作頻率fp=120MHz ，IDSM=1A
，PDM=30W，共源小信號低頻跨導(dǎo)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(dá)到30W

七、場效應(yīng)管與晶體管的比較

（1）場效應(yīng)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(yīng)選用場效應(yīng)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(yīng)選用晶體管。

（2）場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)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(dǎo)電 。被稱之為雙極型器件。

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

（4）場效應(yīng)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(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

場效應(yīng)管工作原理是什么?

場效應(yīng)管是由于它僅靠半導(dǎo)體中場效應(yīng)管和mos管的工作原理的多數(shù)載流子導(dǎo)電場效應(yīng)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(yīng)來控制輸出回路電流的一種電壓控制性半導(dǎo)體器件 。

場效應(yīng)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(yīng)管和mos管的工作原理
，而且輸入回路的內(nèi)阻高達(dá)107~1012Ω場效應(yīng)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(jì)60年代誕生起就廣泛地應(yīng)用于各種電子電路之中
。

分類：

場效應(yīng)管可以分為結(jié)型場效應(yīng)管和絕緣柵型場效應(yīng)管
，結(jié)型場效應(yīng)管因有兩個PN結(jié)而得名，絕緣柵型場效應(yīng)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(yīng)管的柵極為金屬鋁 ，故又稱為MOS管 。

場效應(yīng)管按導(dǎo)電方式的不同來劃分
，可分成耗盡型與增強型
。當(dāng)柵壓為零時有較大漏極電流的稱為耗盡型;當(dāng)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(yīng)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(dǎo) (transconductance)gm， 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比 。 場效應(yīng)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電流非常小（電容的電流損耗）
。 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(dǎo)體(MOS)晶體管，或,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 （MOSFET）（metal oxide semicondutor field effect transistor） 。

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