场效应管与电场效应
场效应管原理
场效应管原理来源：互联网作者：关键字：场效应管原理场效应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，因此又称场效应三极管。
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。
从场效应三极管的结构来划分，它有结型场效应三极管和绝缘栅型场效应三极管之分。
1.结型场效应三极管(1) 结构N沟道结型场效应三极管的结构如图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。
图1结型场效应三极管的结构(2) 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<0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，UGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。
当漏极电流为零时所对应的栅源电压UGS称为夹断电压UGS(off)。
(3)特性曲线结型场效应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。
(a) 漏极输出特性曲线(b) 转移特性曲线图2N沟道结型场效应三极管的特性曲线2. 绝缘栅场效应三极管的工作原理绝缘栅场效应三极管分为：耗尽型→N沟道、P沟道增强型→N沟道、P 沟道(1)N沟道耗尽型绝缘栅场效应管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。
场效应管的基础知识
场效应管的基础知识：
场效应管（Field Effect Transistor，FET）是一种利用电场效应来控制半导体器件中的电流流动的半导体器件。
以下是场效应管的基础知识：
1.工作原理：场效应管利用电场效应原理，通过控制栅极电压来控制源极和漏极之间
的电流。
当栅极电压为零时，源极和漏极之间没有电流。
当栅极电压不为零时，电场效应使得半导体内的电子聚集在沟道的一侧，形成导电沟道，从而使得源极和漏极之间有电流流动。
2.结构：场效应管的结构包括源极（Source）、漏极（Drain）、栅极（Gate）三个电
极。
源极和漏极之间是半导体材料，称为沟道。
栅极位于源极和漏极之间，通过控制栅极电压来控制沟道的通断。
3.类型：场效应管有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道场效应管的源极和漏极之间是
N型半导体，P沟道场效应管的源极和漏极之间是P型半导体。
4.特性曲线：场效应管的特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线。
转移特性曲线
表示栅极电压对漏极电流的影响，输出特性曲线表示漏极电流与漏极电压之间的关系。
5.应用：场效应管广泛应用于电子设备中，如放大器、振荡器、开关等。
由于场效应
管具有体积小、重量轻、寿命长等优点，因此在便携式设备、移动通信等领域得到广泛应用。
场效应管的工作原理及应用
场效应管的工作原理及应用一、场效应管的基本原理场效应管（FET）是一种基于电场效应的半导体器件，它主要由三个区域组成：栅极（Gate）、漏极（Source）和源极（Drain）。
场效应管的工作原理是通过在栅极施加电压来控制漏极和源极之间的电流。
实际上，场效应管的工作原理与双极型晶体管（BJT）有很大的不同。
BJT是通过调节基极电流来控制集电极电流，而FET则是通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。
这种控制电压的方式使得场效应管具有以下优点：•输入电阻高：场效应管的输入电阻非常高，这意味着输入信号对于场效应管来说几乎没有损耗。
•输出阻抗低：场效应管的输出电阻非常低，可以提供较大的输出功率。
•可靠性好：场效应管的制造工艺相对简单，因此具有较高的可靠性。
二、场效应管的种类及特点场效应管分为三种，分别是MOSFET、JFET和IGFET。
它们各自具有以下特点：1. MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）•结构复杂：MOSFET由金属栅极、绝缘层和半导体材料组成，结构较为复杂。
•低功耗：MOSFET的功耗较低，适用于集成电路和低功耗应用。
•可控性强：MOSFET的栅极电压可通过改变电压来控制漏极和源极之间的电流。
2. JFET（结型场效应管）•结构简单：JFET由两个半导体材料构成，结构较为简单。
•低噪声：JFET具有低噪声、高增益和大动态范围的特点，适用于音频放大器等应用。
•可控性弱：JFET的控制电压较低，控制灵敏度相对较弱。
3. IGFET（绝缘栅极场效应管）•高速开关：IGFET具有较高的开关速度和低损耗，适用于高频功率放大器等应用。
•可控性中等：IGFET的栅极电压对电流的控制相对较强，但仍不及MOSFET。
三、场效应管的应用场效应管广泛应用于各种电子设备和系统中，包括但不限于以下领域：1.放大器：由于场效应管具有高输入电阻和低输出阻抗的特点，因此可以用作信号放大器。
在音频放大器、射频放大器、视频放大器等设备中，场效应管常被用来放大弱信号。
场效应管
MOS管分为四种类型：N沟道耗尽型管、N沟道增强型管、P沟道耗尽型管和 P沟道增强型管。
MOS管的特点
输入阻抗高、栅源电压可正可负、耐高温、易 集成。
N沟道增强型绝缘栅场效应管 （1）结构与符号 增强型的特点
1. 工作原理
绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制“感应电荷”
的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的
一、结型场效应管(JFET)
1 结构与工作原理 （1）构成 结型场效应管又有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道结型场效应管的结构示意图
结型场效应管的符号
(a)N沟道管
(b) P沟道管
（2）工作原理 N· JFET的结构及符号
在同一块N型半导体上制作两 个高掺杂的P区，并将它们连 接在一起，引出的电极称为栅 极G，N型半导体的两端引出 两个电极，一个称为漏极D， 一个称为源极S。P区与N区交 界面形成耗尽层，漏极和源极 间的非耗尽层区域称为导电沟 道。
直流输入电阻 RGS ：其等于栅源电压与栅极电流之比，结型管的 RGS 大于10^7 欧，而MOS管的大于10^9欧。
二、交流参数
1. 低频跨导 gm 用以描述栅源之间的电压 UGS 对漏极电流 ID 的控 制作用。 ΔI D gm ΔU GS U DS 常数 单位：ID 毫安(mA)；UGS 伏(V)；gm 毫西门子(mS)
绝缘栅
B端为衬底，与源极短接在一起。
N沟道耗尽型MOS管的结构与符号
（2）N沟道的形成 N沟道的形成与外电场对N沟道的影响 控制原理分四种情况讨论：
① uGS 0时，来源于外电场UGS正极的正电荷使SiO2中原有的正电荷数目增加， 由于静电感应，N沟道中的电子随之作同等数量的增加，沟道变宽，沟道电阻减 小，漏电流成指数规律的增加。
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，直流电机因其优良的控制性能和简单的结构设计，在工业自动化、精密仪器和消费电子等领域得到了广泛应用。
传统的直流电机驱动控制电路存在功耗大、效率低、响应速度慢等问题，难以满足当前对高性能电机控制系统的需求。
研究新型的直流电机驱动控制电路具有重要意义。
本文主要聚焦于基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计。
场效应管（FET）作为一种高效、快速的电子器件，在电机驱动领域具有独特的优势。
本文将首先介绍场效应管的基本原理和特性，以及其在直流电机驱动控制中的应用优势。
接着，本文将详细阐述一种基于场效应管的直流电机驱动控制电路的设计方法，包括电路的拓扑结构、工作原理以及关键参数的设计与优化。
本文的研究重点在于如何通过优化电路设计，提高直流电机驱动控制系统的性能，包括降低功耗、提高效率、加快响应速度等。
本文还将探讨电路设计中可能遇到的问题和挑战，并提出相应的解决策略。
总体而言，本文旨在为直流电机驱动控制电路的设计提供一种新的思路和方法，以推动电机控制技术在现代工业和电子领域的应用与发展。
二、场效应管基础知识场效应管（FieldEffect Transistor，简称FET）是一种利用电场效应来控制电流流动的半导体器件。
它具有三个引脚：源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。
场效应管的主要类型包括结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。
在直流电机驱动控制电路中，MOSFET因其高输入阻抗、低导通电阻和高开关速度等特点而得到广泛应用。
场效应管的工作原理基于电场效应。
在MOSFET中，当在栅极和源极之间施加一个电压时，会在栅极和硅基片之间形成一个电场。
这个电场会影响硅基片中的电荷分布，从而控制源极和漏极之间的电流流动。
当栅极电压达到一定阈值时，MOSFET开始导通，电流可以在源极和漏极之间流动。
场效应管的特性参数对其在电路中的应用至关重要。
场效应管参数解释
场效应管参数解释场效应管（FET，Field Effect Transistor）是一种基于电场效应工作的电子器件。
FET的主要参数包括：沟道电阻R_DS(on)，温度系数，漏源结电压V_DS，最大漏极耗散功率P_D，静态漏极电流I_DSS，增益带宽积(f_T)，漏极电流温度系数，静态工作点电流(I_D)，输入电阻R_in，输出电导G_out等。
1. 沟道电阻R_DS(on):沟道电阻R_DS(on)是场效应管在导通状态下沟道两端的电压降所对应的电流的比值。
沟道电阻越小，导通状态下的损耗越小，效率越高。
通常用来衡量FET开关特性的重要参数。
2.温度系数:温度系数是指FET在不同温度下控制和漏极电流之间的变化率。
FET 的温度特性与其材料和结构密切相关，不同的FET具有不同的温度系数。
一般来说，理想的温度系数应该接近零，以保证FET在不同温度下的稳定性。
3.漏源结电压V_DS:漏源结电压是指FET的漏极到源极之间的电压。
通常情况下，漏源结电压应小于FET的额定值，以避免过载和损坏。
4.最大漏极耗散功率P_D:最大漏极耗散功率是指FET能够承受的最大功率。
超过该功率将导致FET过热和损坏。
因此，在设计电路时，需要根据FET的最大漏极耗散功率来合理选择和配置。
5.静态漏极电流I_DSS:静态漏极电流是指FET在漏源极之间的电流，当FET处于关闭状态时的漏极电流。
静态漏极电流的大小与FET的型号、工作温度以及用途等因素有关。
6.增益带宽积(f_T):增益带宽积是衡量FET高频特性的重要指标，它代表了FET可以放大信号的最高频率。
增益带宽积越高，代表FET在高频应用中有更好的性能。
7.漏极电流温度系数:漏极电流温度系数是指FET的漏极电流随温度的变化率。
漏极电流温度系数的合理选择可以保持FET在不同温度下的稳定性。
8.静态工作点电流(I_D):静态工作点电流是指FET在静态工作状态下的漏极电流。
静态工作点电流需要根据具体的应用需求和设计要求选择，以使FET在正常工作范围内。
场效应管 原理
场效应管原理
场效应管是一种使用电场控制电流的电子元件。
它由沟道、栅极和源漏极三个部分组成。
场效应管的工作原理是通过施加电场来控制沟道中的电流。
在场效应管的沟道中，存在一种控制载流子通道的电子荷载，称为沟道电子。
当沟道中没有任何电场时，沟道电子能够自由地通过管子的源漏极。
当施加电压到场效应管的栅极上时，电场会影响沟道电子的通道。
具体来说，在N沟道类型的场效应管中，当栅极电压为
负时，栅极和沟道之间的电场会增加。
由于沟道电子是带负电的，栅极电场会排斥沟道电子，从而阻止电子在沟道中的流动，使得从源极到漏极的电流减小。
反之，当栅极电压为正时，栅极和沟道之间的电场会减小。
沟道电子能够更容易地通过沟道，使从源极到漏极的电流增大。
通过控制栅极电压的大小，可以调节场效应管的电流大小。
场效应管有很多应用，如在放大电路中作为放大元件、在模拟开关电路中作为开关元件等。
它具有体积小、功耗低、速度快等优点，在现代电子设备中得到广泛应用。
场效应管的各种常见的MOSFET技术
场效应管的各种常见的MOSFET技术场效应晶体管场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。
由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件。
场效应管（FET）是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。
各种常见的MOSFET技术双栅极MOSFET双栅极（dual-gate）MOSFET通常用在射频（Radio Frequency,RF）集成电路中，这种MOSFET的两个栅极都可以控制电流大小。
在射频电路的应用上，双栅极MOSFET的第二个栅极大多数用来做增益、混频器或是频率转换的控制。
耗尽型MOSFET一般而言，耗尽型（depletion mode）MOSFET比前述的增强型（enhancement mode）MOSFET少见。
耗尽型MOSFET在制造过程中改变掺杂到通道的杂质浓度，使得这种MOSFET 的栅极就算没有加电压，通道仍然存在。
如果想要关闭通道，则必须在栅极施加负电压。
耗尽型MOSFET最大的应用是在“常关型”（normally-off）的开关，而相对的，加强式MOSFET 则用在“常开型”（normally-on）的开关上。
NMOS逻辑同样驱动能力的NMOS通常比PMOS所占用的面积小，因此如果只在逻辑门的设计上使用NMOS的话也能缩小芯片面积。
不过NMOS逻辑虽然占的面积小，却无法像CMOS逻辑一样做到不消耗静态功率，因此在1980年代中期后已经渐渐退出市场。
功率MOSFET功率晶体管单元的截面图。
通常一个市售的功率晶体管都包含了数千个这样的单元。
主条目：功率晶体管功率MOSFET和前述的MOSFET元件在结构上就有著显著的差异。
一般集成电路里的MOSFET都是平面式（planar）的结构，晶体管内的各端点都离芯片表面只有几个微米的距离。
而所有的功率元件都是垂直式（vertical）的结构，让元件可以同时承受高电压与高电流的工作环境。
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场效应管与电场效应
场效应管与晶体管不同,它是一种电压控制器件(晶体管是电流控制器件),其特性更象电子管,它具有很高的输入阻抗,较大的功率增益,由于是电压控制器件所以噪声小。
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,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. 在制造场效应管时,如果在栅极材料加入之前,在沟道上先加上一层很薄的绝缘层的话,则将会大大地减小栅极电流,也大大地增加其输入阻抗,由于这一绝缘层的存在,场效应管可工作在正的偏置状态,我们称
这种场效应管为绝缘栅型场效应管,又称MOS场效应管,所以场效应管有两种类型,一种是绝缘栅型场效应管,它可工作在反向偏置,零偏
置和正向偏置状态,一种是结型栅型效应管,它只能工作在反向偏置状态. 绝缘栅型场效应管又分为增强型和耗尽型两种,我们称在正常情
况下导通的为耗尽型场效应管,在正常情况下断开的称增强型效应管.增强型场效应管特点:当Vgs=0时Id(漏极电流)=0,只有当Vgs增加到某一个值时才开始导通,有漏极电流产生.并称开始出现漏极电流时的栅源电压Vgs为开启电压.耗尽型场效应管的特点,它可以在正或负的
栅源电压(正或负偏压)下工作,而且栅极上基本无栅流(非常高的输入电阻). 结型栅场效应管应用的电路可以使用绝缘栅型场效应管,但绝缘栅增强型场效管应用的电路不能用结型栅场效应管代替。