什么是場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓-夾斷電壓的作用及測(cè)試-KIA MOS管

什么是場(chǎng)效應(yīng)管的夾斷電壓和開(kāi)啟電壓?

概念:場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(xiě)(FET)）簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管。由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,也稱為單極型晶體管.它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。

特點(diǎn):具有輸入電阻高（100000000～1000000000Ω）、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)。

Up — 夾斷電壓.是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中,使漏源間剛截止時(shí)的柵極電壓。

Ut — 開(kāi)啟電壓.是指增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效管中,使漏源間剛導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓。

場(chǎng)效應(yīng)管是靠叫做“導(dǎo)電溝道”的機(jī)制導(dǎo)電的，通俗的講，該溝道越寬，導(dǎo)電能力越強(qiáng)（即電阻越小），寬度為0，則不導(dǎo)電。有兩種類(lèi)型的場(chǎng)效應(yīng)管：增強(qiáng)型和耗盡型。增強(qiáng)型的在柵源電壓小于一定值時(shí)是沒(méi)有導(dǎo)電溝道的（寬度為0），大于該值時(shí)才導(dǎo)電，這就是開(kāi)啟電壓。耗盡型的在柵源電壓=0時(shí)就已經(jīng)存在非0寬度的導(dǎo)電溝道，而隨著柵源電壓的降低，溝道寬度越來(lái)越小，當(dāng)溝道寬度=0時(shí)對(duì)應(yīng)的柵源電壓就稱為夾斷電圧。

場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓的作用及測(cè)試

1.夾斷電壓Vp是場(chǎng)效應(yīng)管的重要參數(shù)

場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓：夾斷電壓[1]是指結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管在漏源電壓UDS為某一固定數(shù)值時(shí)，使漏極電流iD接近于零（常取iD=50μA)的柵源電壓。為了說(shuō)明Vp參數(shù)的重要性，下面對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管工作區(qū)域的特點(diǎn)做簡(jiǎn)單的分析。

1.1 飽和區(qū)是場(chǎng)效應(yīng)管常用的工作區(qū)域

圖1是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線，它反映的是以柵源電壓UGS為參變量，漏極電流與漏源電壓uDs之間的關(guān)系，其函數(shù)關(guān)系為iD=f(uDs)|uGS=常數(shù)，由圖1可以看出，場(chǎng)效應(yīng)管的工作情況可分為三個(gè)區(qū)域。

1.1.1 可變電阻區(qū)

可變電阻區(qū)是指特性曲線AO虛線以左的區(qū)域，它表示管子導(dǎo)電溝道在預(yù)夾斷以前，漏源電壓和漏極電流之間的關(guān)系。工作在此區(qū)域內(nèi)的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管可看作一個(gè)由電壓控制的可變電阻。

1.1.2 飽和區(qū)

飽和區(qū)又稱恒流區(qū)或線性區(qū)，是虛線AO與虛線CB之間的區(qū)域，它反映的是場(chǎng)效應(yīng)管在預(yù)夾斷到全夾斷過(guò)程中，漏極電流和柵源電壓、漏源電壓之間的關(guān)系。其特點(diǎn)是iD只受uGs的控制而幾乎與uDs無(wú)關(guān)，具有恒流特性，是場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件使用時(shí)的工作區(qū)域。

1.1.3 擊穿區(qū)

擊穿區(qū)是指CB虛線以右的區(qū)域，它表明當(dāng)UDS增加到某值時(shí)，柵漏極間的PN結(jié)發(fā)生反向擊穿，使電流iD隨uDs增加而劇增，場(chǎng)效應(yīng)管失去正常工作狀態(tài)，是應(yīng)當(dāng)禁止出現(xiàn)的區(qū)域。上面分析了場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)，在一般情況下，場(chǎng)效應(yīng)管都作為放大器件使用，所以必須保證場(chǎng)效應(yīng)管可靠地工作在飽和區(qū)，以達(dá)到用uGs控制iD的效果。

1.2 可變電阻區(qū)與飽和區(qū)的分界

由圖1可知，場(chǎng)效應(yīng)管的可變電阻區(qū)與飽和區(qū)之間是連續(xù)變化的過(guò)程，中間沒(méi)有斷點(diǎn)。為了劃分它們之間的界線，在實(shí)際運(yùn)用中，引入“預(yù)夾斷”[2]的概念，就是從預(yù)夾斷點(diǎn)以后到全夾斷的過(guò)程就是飽和區(qū)。也就是說(shuō)“預(yù)夾斷點(diǎn)”就是可變電阻區(qū)與飽和區(qū)的分界點(diǎn)。根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理，當(dāng)管子進(jìn)入預(yù)夾斷狀態(tài)時(shí)uGs、uDs、Vp之間有如下關(guān)系uDs=uGs-Vp.知道uDS和uGs.由此式即可確定預(yù)夾斷點(diǎn)電壓。

2.測(cè)試方法

場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓：測(cè)試原理描述-圖2是一個(gè)測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓的原理圖。根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線iD=f(uGs)|uGS=常數(shù)，先將漏源之間的電壓uDs固定為某一個(gè)數(shù)值，然后改變柵極電壓uGs.記下與之相對(duì)應(yīng)的iD數(shù)值。當(dāng)改變uGs.使iD接近零時(shí)，此時(shí)的uGs電壓就是夾斷電壓Vp.對(duì)于N溝道器件，Vp是負(fù)值；對(duì)P溝道器件，Vp是正值。如果把uGs與iD的對(duì)應(yīng)關(guān)系在坐標(biāo)紙上描繪出來(lái)，就是場(chǎng)效管的特性曲線。

3.注意事項(xiàng)

柵源電壓的極性不能接反，否則，因PN結(jié)處于正偏壓而燒壞管子。測(cè)試點(diǎn)取值要合理，既不能過(guò)多，也不能過(guò)少，點(diǎn)與點(diǎn)的間隔要均勻，否則將無(wú)法準(zhǔn)確反映管子的內(nèi)在特征。特別是在臨近預(yù)夾斷時(shí)，iD微小，要仔細(xì)觀察iD隨uGs的變化情況。

4.結(jié)論

場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件，必須工作在飽和區(qū)。場(chǎng)效應(yīng)管的重要參數(shù)夾斷電壓Vp可以用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量出來(lái)，有了Vp就可以確定飽和區(qū)域，再通過(guò)具體電路的合理設(shè)置，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在飽和區(qū)的中心位置。

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