绝缘栅型场效应管(mos)
N 沟道和P 沟道两种类型，每种类型又分为增强型和耗尽型两种。图沟道增强型绝缘栅型场效应管的特性曲线如图16-9 所示。从转移特性曲线上可以看出，当UGS小于开启电压
点击下载绝缘栅型场效应管)PDF版
第四章 场效应管习题答案
第四章 场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 ) a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 / 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______。 a. P 沟道结型管 b. N 沟道结型管 c. 增强型PMOS 管 d. 耗尽型PMOS 管 e. 增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管 解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 、 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD 的极性（+、-）、u GS 的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。 D DD （a ）题4-2图 D DD （b ） D DD （c ）D DD （d ） D DD （e ）D DD （f ） 解：
绝缘栅场效应晶体管工作原理及特性
绝缘栅场效应晶体管工作原理及特性 场效应管(MOSFET是一种外形与普通晶体管相似，但控制特性不同的半导体器件。它的 输入电阻可高达1015W而且制造工艺简单，适用于制造大规模及超大规模集成电路。场效应管也称为MOS t,按其结构不同，分为结型场效应晶体管和绝缘栅场效应晶体管两种类型。在本文只简单介绍后一种场效应晶体管。 绝缘栅场效应晶体管按其结构不同，分为N沟道和P沟道两种。每种又有增强型和耗尽 型两类。下面简单介绍它们的工作原理。 1、增强型绝缘栅场效应管 2、图6-38是N沟道增强型绝缘栅场效应管示意图。 在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区, 并用金属铝引出两个电极，称为漏极D和源极S如图6-38(a)所示。然后在半导体表面覆盖 一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏-源极间的绝缘层上再装一个铝电极，称为栅极G 另外在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS f。它的栅极与其他电 极间是绝缘的。图6-38(b)所示是它的符号。其箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。 源极s tiffiG m 引纯 ? N旳道增强型场效应管紡拘示胃图低州沟道壇强型场效应管符号 图6-38 N沟道增强型场效应管 场效应管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数场效应管在出厂前已联结好)。从图6-39(a) 可以看出，漏极D和源极S之间被P型存底隔开，则漏极D和源极S之间是两个背靠背的PN结。当栅-源电压UGS=0寸，即使加上漏-源电压UDS而且不论UDS的极性如何，总有一个PN结处于 反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流ID - 0。 若在栅-源极间加上正向电压，即UGS> 0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场，这个电场能排斥空穴而吸引电子，因而使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层，同 时P衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。当UGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现，如图6-39(b)所示。UGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子 就增多，当UGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层， 且与两个N+区相连通，在漏-源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称 为反型层，如图6-39(c)所示。UGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底
绝缘栅型场效应管之图解
绝缘栅型场效应管之图解 绝缘栅型场效应管之图解 绝缘栅型场效应管是一种利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝缘的，其电阻大于1000000000Ω。 增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道，在VDS作用下无iD。耗尽型：VGS=0时，漏源之间有导电沟道，在VDS作用下iD。 1. 结构和符号（以N沟道增强型为例） 在一块浓度较低的P型硅上扩散两个浓度较高的N型区作为漏极和源极，半导体表面覆盖二氧化硅绝缘层并引出一个电极作为栅极。 N沟道绝缘栅型场效应管结构动画 其他MOS管符号
2. 工作原理（以N沟道增强型为例） (1) VGS=0时，不管VDS极性如何，其中总有一 个PN结反偏，所以不存在导电沟道。 VGS =0， ID =0 VGS必须大于0 管子才能工作。 (2) VGS>0时，在Sio2介质中产生一个垂直于半导体表面的电场，排斥P区多子空穴而吸引少子电子。当VGS达到一定值时P区表面将形成反型层把两侧的N 区沟通，形成导电沟道。 VGS >0→g吸引电子→反型层→导电沟道 VGS↑→反型层变厚→ VDS ↑→ID↑
(3) VGS≥VT时而VDS较小时： VDS↑→ID ↑ VT：开启电压，在VDS作用下开始导电时的VGS° VT = VGS —VDS
3. 特性曲线（以N沟道增强型为例） 场效应管的转移特性曲线动画 4.其它类型MOS管 （1）N沟道耗尽型：制造时在栅极绝缘层中掺有大量的正离子，所以即使在VGS=0时，由于正离子的作用，两个N区之间存在导电沟道（类似结型场效应管）。
第四章 场效应管习题部分参考答案
第四章场效应管习题部分参考答案 五、已知图(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 （1）利用图解法求解Q点； A 、R i和R o。 （2）利用等效电路法求解 u 图a 解：（1）在转移特性中作直线u G S＝－i D R S，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q＝1mA，U G S Q＝－2V。如下图所示。 在输出特性中作直流负载线u D S＝V D D－i D（R D＋R S），与U G S Q＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，U D S Q≈3V。如解图P2.21（b）所示。
（2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u 六、电路如图所示，已知场效应管的低频跨导为g m ，试写出u A 、R i 和R o 的表达式。 解：u A 、R i 和R o 的表达式分别为 D o 213i L D )(R R R R R R R R g A m u =+=-=∥∥ 七、已知电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解电路的Q 点和u A 。 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA 因此管压降 U D S Q ＝V D D －I D Q R D ＝5V 。 （2）求电压放大倍数： 20V mA 22 D m DO DQ GS(th)m -=-===R g A I I U g u
绝缘栅型场效应管之图解
绝缘栅型场效应管之图解 绝缘栅型场效应管之图解 N 沟道绝缘栅型场效应管结构动画 其他MOS 管符号 绝缘栅型场效应管是一种利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导 电沟道来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝缘的，其电阻大于 增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道， 漏源之间有导电沟道，在 VDS 作用下iD 。 1.结构和符号（以 在一块浓度较低的 覆盖二氧化硅绝缘层并引出一个电极作为栅极。 N 沟道增强型为例） P 型硅上扩散两个浓度较高的 P 衬底 00 Qo 在VDS 作用下无iD o 耗尽型：VGS=0时, N 型区作为漏极和源极，半导体表面 D W S N 沟ifi 箭头 问里 衬 底斷开 S 心 1 I
衬底 S N沟道 衬底 2.工作原理(以N沟道增强型为例) (1) VGS=0时，不管VDS极性如何，其中总有一个PN结反偏，所以不存在导电沟道。 VGS =0 ID =0 VGS必须大于0 管子才能工作。 (2) VGS>0时，在Sio2介质中产生一个垂直于半导 体表面的电场，排斥P区多子空穴而吸引少子电子。
T|l 戶 -iH Vos g TTI d n - VGS 达到一定值时P 区表面将形成反型层把两侧的 沟通，形成导电沟道。 VGS >A g 吸引电子7反型层7导电沟道 VGSf f 反型层变厚7 VDS ID ?
⑶VGS> VT时而VDS较小时: VDS— ID t VT:开启电压，在VDS作 用下开始导电时的VGS VT = VGS —VDS V DS V GS V GS
3. 特性曲线（以N 沟道增强型为例） 场效应管的转移特性曲线动画 g =丿着-1）2 Aa （j 是％卅=2齐?|【寸的//丫 4. 其它类型MOS 管 制造时在栅极绝缘层中掺有大量的正离子， 所以即使在VGS=0时, N 区之间存在导电沟道（类似结型场效应管）。 4/D 4- 2- K 夹端轨迹 \bs-6V 壯严厲V s ■ ■ _ _2y ; n I I I I I ■ 2 4 6 8 iO 12 （1） N 沟道耗尽 型: 由于正离子的作用， PN 结 衬底 -4 J Vbs=5 I ! ^GS g
绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管 绝缘栅型场效应管(Insulated Gate Field Effect Transistor，IGFET)的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用SiO2绝缘层隔离，因此而得名。又因为栅极为金属铝，故又称为MOS(Metal-Oxide-Semicondutor)管。 a. N沟道增强型MOS管结构示意图 b. 符号 (符号中的箭头表示从P区（衬底）指向N区（N沟道），虚线表示增强型。) 与结型场效应管相同，MOS管也有N沟道和P沟道两类，但每一类又分为增强型和耗尽型两种。因此MOS管分为四种类型：N沟道增强型、N沟道耗尽型管、P沟道增强型管和P沟道耗尽型管。(凡栅-源电压U GS为零时漏极电流也为零的管子，均属于增强型管；凡栅-源电压U GS为零漏极电流部位零的管子均属于耗尽型管。) 一、N沟道增强型MOS管 N沟道增强型MOS管结构和符号如上图所示，它一块低掺杂的P型硅片为衬底，利用扩散工艺制作两上高掺杂的N+ 区，并引出两个电极，分别为源极s和漏极d，半导体之上制作一层SiO2绝缘层，再在SiO2之上制作一层金属铝，引出电极，作为栅极g。通常衬底与源极接在一起使用。这样，栅极和衬底各相当于一个极板，中间是绝缘层，形成电容。 当栅-源电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。
1、工作原理 ①栅-源电压U GS的控制作用 ①当U GS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极 管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。 ②当U DS=0且U GS＞0V时(由于SiO2的存在，栅极电流为零，但是栅极金属层将聚集正电荷)→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥(使之剩下不能移动的负离子区)→耗尽层。 ③再增加U GS →纵向电场↑→耗尽层增宽→将P区少子电子聚集到P区表面(耗尽层与绝缘层之间) →形成一个N型薄层，称为反型层，整个反型层就构成漏-源之间的导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流i d。 使沟道刚刚形成的栅-源电压称为开启电压U GS(th)。U GS越大，反型层越厚，导电沟道电阻越小。 N沟道增强型MOS管的基本特性： U GS＜U GS(th)，管子截止， U GS ＞U GS(th)，管子导通。 U GS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压U GS 作用下，漏极电流I D越大。
第四章 场效应管(FET)及基本放大电路要点
第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳 一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程： 耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。 表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系： 耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2 )(T GS D V v k i -=*
· FET 输出特性曲线反映关系 参变量 G S V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区 （沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。 二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式 以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。 三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模 型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒 数。 四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 ·CS 和CD 组态从栅极输入信号，其输入电阻i R 由外电路偏置电阻决定，i R 可以很大。 ·CS 放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE 放大器相同时，因其m g 较小，|| V A
MOS绝缘栅型场效应管之图解
绝缘栅型场效应管之图解 绝缘栅型场效应管是一种利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝缘的，其电阻大于1000000000Ω。 增强型：VGS=0时，漏源之间没有导电沟道，在VDS作用下无iD。耗尽型：VGS=0时，漏源之间有导电沟道，在VDS作用下iD。 1. 结构和符号（以N沟道增强型为例） 在一块浓度较低的P型硅上扩散两个浓度较高的N型区作为漏极和源极，半导体表面覆盖二氧化硅绝缘层并引出一个电极作为栅极。 N沟道绝缘栅型场效应管结构动画 其他MOS管符号
2. 工作原理（以N沟道增强型为例） (1) VGS=0时，不管VDS极性如何，其中总有一个PN结反偏，所以不存在导电沟道。 VGS =0， ID =0 VGS必须大于0管子才能工作。 (2) VGS>0时，在Sio2介质中产生一个垂直于半导体表面的电场，排斥P区多子空穴而吸引少子电子。当VGS达到一定值时P区表面将形成反型层把两侧的N区沟通，形成导电沟道。 VGS >0→g吸引电子→反型层→导电沟道 VGS↑→反型层变厚→ VDS ↑→ID↑
(3) VGS≥VT时而VDS较小时：VDS↑→ID ↑ VT：开启电压，在VDS作用下开始导电时的VGS°，VT = VGS —VDS (4) VGS>0且VDS增大到一定值后，靠近漏极的沟道被夹断，形成夹断区。 VDS↑→ID 不变
3、NMOS和PMOS 在实际项目中，我们基本都用增强型mos管，分为N沟道和P沟道两种。 我们常用的是NMOS，因为其导通电阻小，且容易制造。在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。 3.1．导通特性 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V 或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS 可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
场效应管习题答案
第四章场效应管基本放大电路 4-1 选择填空 1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的。 a. 栅源电流 b. 栅源电压 c. 漏源电流 d. 漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。 a. 关断 b. 进入恒流区 c. 进入饱和区 d. 可变电阻区3．场效应管的低频跨导g m是________。 a. 常数 b. 不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4. 场效应管靠__________导电。 a. 一种载流子 b. 两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5. 增强型PMOS管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS管的开启电压__________。 a. 大于零 b. 小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。 a. 增强型 b. 耗尽型 c. 结型 d. 增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G一般阻值很大，目的是__________。 a. 设置合适的静态工作点 b. 减小栅极电流 c. 提高电路的电压放大倍数 d. 提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与___________有关。 a. 管子跨导g m b. 源极电阻R S c. 管子跨导g m和源极电阻R S 10. 某场效应管的I DSS为6mA，而I DQ自漏极流出，大小为8mA，则该管是_______。 a. P沟道结型管 b. N沟道结型管 c. 增强型PMOS管 d. 耗尽型PMOS管 e. 增强型NMOS管 f. 耗尽型NMOS管 解答： ,c 4. a 7. b,c 8. d 4-2 已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区，请将管子类型、电源V DD的极性（+、-）、u GS的极性（>0，≥0，<0，≤0,任意）分别填写在表格中。 解： 4-3试分析如题4-3图所示各电路能否正常放大，并说明理由。 解： (a)不能。
第四章--场效应管习题答案..
第四章 场效应管基本放大电路 4-1选择填空 1 ?场效应晶体管是用 _________ 控制漏极电流的。 a.栅源电流 b.栅源电压 c.漏源电流 2 ?结型场效应管发生预夹断后，管子 _ a.关断 b.进入恒流区 3 .场效应管的低频跨导 g m 是 _________ a.常数 b.不是常数 场效应管靠 ___________导电。 a. 一种载流子 b.两种载流子 增强型PMOS 管的开启电压 _________ a.大于零 增强型NMOS a.大于零 只有 a.增强型 o c.进入饱和区 c.栅源电压有关 4. 5. 6. 7. 8. 9. c.电子 d.漏源电压 d.可变电阻区 d.栅源电压无关 d.空穴 o 二于零 b.小于零 管的开启电压 。 b.小于零 c.等于零 —场效应管才能采取自偏压电路。 b.耗尽型 c.结型 R G 一般阻值很大，目的 是 d. d. 或大于零或小于零 或大于零或小于零 d.增强型和耗尽型 分压式电路中的栅极电阻 a.设置合适的静态工作点 c.提高电路的电压放大倍数 源极跟随器（共漏极放大器）的输出电阻与 a.管子跨导g m b.源极电阻R S b.减小栅极电流 d.提高电路的输入电阻 有关。 c.管子跨导g m 和源极电阻R S 10.某场效应管的I DSS 为6mA , a. P 沟道结型管 c.增强型PMOS 管 e.增强型NMOS 管 而|DQ 自漏极流出，大小为 8mA ，则该管是 b. N 沟道结型管 耗尽型PMOS 管 耗尽型NMOS 管 d. f. 解答： 1.b 2.b 3.b,c 4. a 5.b 6.a 7. b,c 8. d 9.c 10.d 请将管子类型、 w 0,任意）分别填写在表格中。 4-2已知题4-2图所示中各场效应管工作在恒流区, U GS 的极性（>0 , > 0 , <0, V DD i V DD 电源V DD 的极性（+、-）、 R D R D VT VT (a) (b ) V DD R D (c) 题4-2图 R D (d) (e ) ■ V DD G /. S | (f) R D VT 图号 项目 (a ) (b) (c) (d) (e) (f) 沟道类型 N P N N P P 增强型或 耗 尽型 结型 结型 增强型 耗尽型 增强型 耗尽型 解:
绝缘栅双极型晶体管
绝缘栅双极型晶体管 一、 IGBT介绍 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 二、 IGBT的结构 左边所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+区称为源区，附于其上的电极称为源极（即发射极E）。P+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极（即门极G）。沟道在紧靠栅区边界形成。在C、E两极之间的P型区（包括P+和P-区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannel region）。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区（Drain injector），它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极（即集电极C）。 IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP(原来为NPN)晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT 的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N-沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N-层的空穴（少子），对N-层进行电导调制，减小N-层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。 三、对于IGBT的测试 IGBT模块的测试分为两大类:一类是静态参数测试，即在IGBT模块结温为25C时进行测试，此时IGBT工作在非开关状态；另一类是动态参数测试，即在IGBT模块结温为1
绝缘栅型场效应管
在结型场效应管中，栅极和沟道间的PN结是反向偏置的，所以输入电阻很大。但PN结反偏时总会有一些反向电流存在，这就限制了输入电阻的进一步提高。如果在栅极与沟道间用一绝缘层隔开，便制成了绝缘栅型场效应管，其输入电阻可提高到。根据绝缘层所用材料之不同，绝缘栅场效应管有多种类型，目前应用最广泛的一种是以二氧化硅（SiO2）为绝缘层的金属一氧化物一半导体（Meial-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称MOS场效应管（MOSFET）。它也有N沟道和P沟道两类，每类按结构不同又分为增强型和耗尽型。 一、增强型MOS管 1．结构与符号 图Z0125是N沟道增强型MOS管的结构示意图和符号。它 是在一块P型硅衬底上，扩散两个高浓度掺杂的N+区，在两 个N+区之间的硅表面上制作一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝 缘层，然后在SiO2和两个N型区表面上分别引出三个电极， 称为源极s、栅极g和漏极d。在其图形符号中，箭头表示漏 极电流的实际方向。 2．工作原理 绝缘栅场效应管的导电机理是，利用U GS控制"感应电荷" 的多少来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流I D。若U GS ＝0时，源、漏之间不存在导电沟道的为增强型MOS管，U GS ＝0 时，漏、源之间存在导电沟道的为耗尽型MOS管。 图Z0125中衬底为P型半导体，在它的上面是一层SiO2薄 膜、在SiO2薄膜上盖一层金属铝，如果在金属铝层和半导体 之间加电压U GS，则金属铝与半导体之间产生一个垂直于半导 体表面的电场，在这一电场作用下，P型硅表面的多数载流子
-空穴受到排斥，使硅片表面产生一层缺乏载流子的薄层。同时 在电场作用下，P型半导体中的少数载流子-电子被吸引到半导 体的表面，并被空穴所俘获而形成负离子，组成不可移动的空 间电荷层（称耗尽层又叫受主离子层）。U GS愈大，电场排斥硅 表面层中的空穴愈多，则耗尽层愈宽，且U G S愈大，电场愈强； 当U GS增大到某一栅源电压值V T（叫临界电压或开启电压） 时，则电场在排斥半导体表面层的多数载流子-空穴形成耗尽层 之后，就会吸引少数载流子-电子，继而在表面层内形成电子的 积累，从而使原来为空穴占多数的P型半导体表面形成了N型 薄层。由于与P型衬底的导电类型相反，故称为反型层。在反 型层下才是负离子组成的耗尽层。这一N型电子层，把原来被PN结高阻层隔开的源区和漏区连接起来，形成导电沟道。 用图Z0126所示电路来分析栅源电压U GS控制导电沟道宽窄，改变漏极电流I D的关系：当U GS＝0时，因没有电场作用，不能形成导电沟道，这时虽然漏源间外接有E D电源，但由于漏源间被P型衬底所隔开，漏源之间存在两个PN结，因此只能流过很小的反向电流，I D≈0；当U GS＞0并逐渐增加到V T时，反型层开始形成，漏源之间被N沟道连成一体。这时在正的漏源电压U DS作用下；N沟道内的多子（电子）产生漂移运动，从源极流向漏极，形成漏极电流I D。显然，U GS愈高，电场愈强，表面感应出的电子愈多，N型沟道愈宽沟道电阻愈小，I D愈大。 3．输出特性曲线 N沟道增强型MOS管输出特性曲线如图Z0127所示，它是 U GS为不同定值时，I D与U DS之间关系的一簇曲线。由图可 见，各条曲线变化规律基本相同。现以U GS＝5V一条曲线为 例来进行分析。设U GS＞V T，导电沟道已形成。当U DS= 0 时，沟道里没有电子的定向运动，I D=0；当U DS＞0且较小时， 沟道基本保持原状，表现出一定电阻，I D随U DS线性增大； 当U DS较大时，由于电阻沿沟道递增，使U D S沿沟道的电位 从漏端到源端递降，所以沿沟道的各点上，栅极与沟道间的电 位差沿沟道从d至s极递增，导致垂直于P型硅表面的电场强 度从d至s极也递增，从而形成沟道宽度不均匀，漏端最窄， 源端最宽如图Z0126所示。随着U DS的增加，漏端沟道变得 更窄，电阻相应变大，I D上升变慢；当U DS继续增大到U DS =U GS - V T时，近漏端的沟道开始消失，漏端一点处被夹断；如果U D S再增加，将出现夹断
绝缘栅型场效应管
绝缘栅型场效应管 在结型场效应管中，栅极和沟道间的PN结是反向偏置的，所以输入电阻很大。但PN结反偏时总会有一些反向电流存在，这就限制了输入电阻的进一步提高。如果在栅极与沟道间用一绝缘层隔开，便制成了绝缘栅型场效应管，其输入电阻可提高到。根据绝缘层所用材料之不同，绝缘栅场效应管有多种类型，目前应用最广泛的一种是以二氧化硅（SiO2）为绝缘层的金属一氧化物一半导体（Meial-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称MOS场效应管（MOSFET）。它也有N沟道和P 沟道两类，每类按结构不同又分为增强型和耗尽型。 一、增强型MOS管 1．结构与符号 图Z0125是N沟道增强型MOS管的结构示意图和符号。它是在一块P型硅衬底上，扩散两个高浓度 掺杂的N+区，在两个N+区之间的硅表面上制作一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，然后在SiO2和两个N型区表面上分别引出三个电极，称为源极s、栅极g和漏极d。在其图形符号中，箭头表示漏极电流的实际方向。 2．工作原理 绝缘栅场效应管的导电机理是，利用U GS控制"感应电荷"的多少来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流I D。若U G S＝0时，源、漏之间不存在导电沟道的为增强型MOS管，U GS＝0 时，漏、源之间存在导电沟道的为耗尽型MOS管。 图Z0125中衬底为P型半导体，在它的上面是一层SiO2薄膜、在SiO2薄膜上盖一层金属铝，如果在金属铝层和半导体之间加电压U GS，则金属铝与半导体之间产生一个垂直于半导体表面的电场，在这一电场作用下，P型硅表面的多数载流子-空穴受到排斥，使硅片表面产生一层缺乏载流子的薄层。同时在电场作用下，P型半导体中的少数载流子-电子被吸引到半导体的表面，并被空穴所俘获而形成负离子，组成不可移动的空间电荷层（称耗尽层又叫受主离子层）。U G S愈大，电场排斥硅表面层中的 空穴愈多，则耗尽层愈宽，且U GS愈大，电场愈强；当U GS增大到某一栅源电压值V T（叫临界电压或开启电压）时，则电场在排斥半导体表面层的多数载流子-空穴形成耗尽层之后，就会吸引少数载流
结型场效应管和绝缘栅型场效应管地区别
? 结型场效应管和绝缘栅型场效应管的区别 (1)从包装上辨别 由于绝缘栅型场效应管的栅极易被击穿损坏，所以管脚之间一般都是短路的或是用金属箔包裹的；而结型场效应管在包装上无特别要求。 (2)用指针式万用表的电阻档测量 用万用表的“R谴k”档或“R?00”档测G、S管脚间的阻值，若正、反向电阻都很大近乎不导通，则此管为绝缘栅型管；若电阻值呈PN结的正、反向阻值，此管为结型管。2、用万用表电阻档判别结型场效应管管脚 一般用R?k或R?00档进行测量，测量时，任选两管脚，测正、反向电阻，阻值都相同(均为几千欧)时，该两极分别为D、S极(在使用时，这两极可互换)，余下的一极为 由于绝缘栅型场效应管在测量时易损坏，所以不使用此方法进行管脚识别，一般以查手册为宜。 ======================= 场效应管检测方法与经验 一、用指针式万用表对场效应管进行判别 （1）用测电阻法判断结型场效应管的电极 根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。详细办法：将万用表拨在R?k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极确定是栅极Ｇ。也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔顺次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当涌现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是Ｎ沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，等于正向电阻，判断为Ｐ沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。若不呈现上述情形，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。 （2）用测电阻法判别场效应管的好坏 测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极Ｇ1与栅极Ｇ2之间的电阻值同场效应管手册表明的电阻值是否相符去判别管的好坏。详细方式：首先将万用表置于Ｒ?１０或Ｒ?00档，测量源极Ｓ与漏极Ｄ之间的电阻，通常在几十欧到几千欧畴（在手册中可知，各种不同型号的管，
结型场效应管和绝缘栅型场效应管的区别
结型场效应管和绝缘栅型场效应管的区别 (1)从包装上辨别 由于绝缘栅型场效应管的栅极易被击穿损坏，所以管脚之间一般都是短路的或是用金属箔包裹的；而结型场效应管在包装上无特别要求。 (2)用指针式万用表的电阻档测量 用万用表的“R谴k”档或“R?00”档测G、S管脚间的阻值，若正、反向电阻都很大近乎不导通，则此管为绝缘栅型管；若电阻值呈PN结的正、反向阻值，此管为结型管。 2、用万用表电阻档判别结型场效应管管脚 一般用R?k或R?00档进行测量，测量时，任选两管脚，测正、反向电阻，阻值都相同(均为几千欧)时，该两极分别为D、S极(在使用时，这两极可互换)，余下的一极为 由于绝缘栅型场效应管在测量时易损坏，所以不使用此方法进行管脚识别，一般以查手册为宜。 ======================= 场效应管检测方法与经验 一、用指针式万用表对场效应管进行判别 （1）用测电阻法判断结型场效应管的电极 根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。详细办法：将万用表拨在R?k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极确定是栅极Ｇ。也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔顺次去接触其余的两个电极，测其电阻值。当涌现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是Ｎ沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，等于正向电阻，判断为Ｐ沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。若不呈现上述情形，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。 （2）用测电阻法判别场效应管的好坏 测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极Ｇ1与栅极Ｇ2之间的电阻值同场效应管手册表明的电阻值是否相符去判别管的好坏。详细方式：首先将万用表置于Ｒ?１０或Ｒ?00档，测量源极Ｓ与漏极Ｄ之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范畴（在手册中可知，各种不同型号
绝缘栅型场效应管测量方法
绝缘栅型场效应管(MOSFET)除了放大能力稍弱，在导通电阻、开关速度、噪声及抗干扰能力等方面较双极型三极管均有着明显的优势。 由于输入阻抗极高，MOSFET管栅极微量感应电荷产生的电势足以击穿绝缘层而损坏器件。过去许多介绍绝缘栅型场效应管的资料中，一般都需要用捆扎(短接)器件的三只管脚，待MOS管焊接到电路板之后再剪去捆扎线如图1所示，使用非常烦琐。 目前市场上销售的MOS管的种类、封装很多，如图2所示。 其中的大多数MOS管，尤其是功率型MOS管，内部集成有完善的保护环节，使用起来与双极型三极管一样方便。不过，保护单元的存在却又使得MOS管内部结构变得更加复杂，测试方法也与传统双极型三极管大相径庭。 一、基本类型MOS管测试 MOS管内部的保护环节有多种类型，这就决定了测量过程存在着多样性，常见的NMOS管内部结构如图3、图4所示。
图3、图4所示NMOS管的D-S间均并联有一只寄生二极管(InternalDiode)。与图3稍有不同，图4所示NMOS管的G-S之间还设计了一只类似于双向稳压管的元件"保护二极管"，由于保护二极管的开启电压较高，用万用表一般无法测量出该二极管的单向导电性。因此，这两种管子的测量方法基本类似，具体测试步骤如下： 1．MOS管栅极与漏、源两极之间绝缘阻值很高，因此在测试过程中G-D、G-S之间均表现出很高的电阻值。而寄生二极管的存在将使D、S两只管脚间表现出正反向阻值差异很大的现象。选择指针万用表的R×1kΩ挡，轮流测试任意两只管脚之间的电阻值。当指针出现较大幅度偏转时，与黑笔相接的管脚即为NMOS管的S极，与红笔相接的管脚为漏极D，剩余第3脚则为栅极G，如图5所示。 2．短接G、D、S三只电极，泄放掉G-S极间等效结电容在前面测试过程中临时存储电荷所建立起的电压UGS。图4所示MOS管的G-s极间接有双向保护二极管，可跳过这一步。 3．万用表电阻挡切换到的R×10kΩ挡(内置9V电池)后调零。将黑笔接漏极D、红笔接源极S，经过上一步的短接放电后，UGS降为0V，MOS管尚未导通，其D-S间电阻RDS为∞，故指针不会发生偏转，如图6所示。