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    晶體管MOSFET的工作原理和用途

    時(shí)間:2020-12-24  來(lái)源:  作者: 我要糾錯


    晶體管MOSFET有三個(gè)極,分別是源極(S)、柵極(G)和漏極(D)。它們能有效控制源極和漏極觸點(diǎn)之間的電流流動(dòng),通過(guò)柵極加電壓??赏ㄟ^(guò)改變電壓使電通道出現或消失;相應地,也能使電氣元件接通或關(guān)閉。使用半導體可使不同類(lèi)的雜質(zhì)隔離。這意味著(zhù)攜帶不同信號的電荷可有效隔絕,形成障壁,阻止電荷的區域間流動(dòng)。

    晶體管MOSFET
    電流從柵極到源極的傳遞將導致電流從漏極流向源極。當沒(méi)有電流通過(guò)或通過(guò)電流較小時(shí),漏極-源極電阻勢必會(huì )很大。但應當明確,微控制器工作電壓為5v或3.3v時(shí),與微控制器配套的MOSFET可能需要10-15的柵極和源極電勢差,以使漏極和源極之間電阻達到最低水平。

    晶體管MOSFET柵極和源極之間的電容可防止不同狀態(tài)間的迅速切換。內部電容上電壓的快速變化需要大電流。它必須在變化(源極)和放電(槽)之間進(jìn)行自動(dòng)切換。柵極所加電壓的改變會(huì )導致漏極和源極間電阻的同時(shí)改變。電壓的高低將與電阻的大小直接相關(guān)。功率MOSFET針對大功率級應用設計。

    MOSFET晶體管的不同類(lèi)型
    PMOS邏輯
    如前所述,MOSFET的集成實(shí)現了相較于BJT的高電路效率。P通道MOSFET能夠與PMOS邏輯一同實(shí)現數字電路和邏輯門(mén)。

    NMOS邏輯
    除了N通道MOSFET應用于邏輯門(mén)和相關(guān)數字電路之外,NMOS邏輯和PMOS邏輯類(lèi)似。一般情況下,N通道MOSFET可能比P通道MOSFET更小型,從而在某些情況下更具吸引力。但NMOS邏輯有持續功耗,而PMOS邏輯沒(méi)有。

    CMOS邏輯
    互補金屬氧化物半導體(CMOS)邏輯是一種集成電路生產(chǎn)技術(shù)。此類(lèi)電路廣泛應用于各種電氣組件,并能發(fā)電。P通道和N通道MOSFET均與互聯(lián)的柵極和漏極聯(lián)用,從而降低功耗,減少余熱產(chǎn)生。

    耗盡型MOSFET器件
    耗盡型MOSFET器件在MOSFET器件中較不常見(jiàn)。耗盡型MOSFET器件通道電阻小,一般認為通道"開(kāi)啟"。當設定為無(wú)功耗狀態(tài)時(shí),這些開(kāi)關(guān)將根據自身設計工作。通道電阻呈線(xiàn)性關(guān)系,在信號幅度范圍內失真低。

    MISFETs
    所有MOSFET均屬于MISFET(金屬絕緣層半導體場(chǎng)效應晶體管),但并非所有的MISFET均屬于MOSFET。這類(lèi)組件內的門(mén)邏輯絕緣層為MOSFET中所用的二氧化硅,但也可能使用其他材料。門(mén)邏輯位于柵極下方,MISFET通道上方。

    浮柵MOSFET(FGMOS)
    浮柵MOSFET有一個(gè)額外的電絕緣浮柵。它能在直流電中生成一個(gè)浮動(dòng)節點(diǎn),同時(shí)在浮柵上方生成一系列輔助柵輸入。在其眾多用途中,FGMOS通常用作浮柵存儲單元。

    功率MOSFET
    功率MOSFET為垂直結構,而非平面結構。這一結構使功率MOSFET能同時(shí)保持高阻塞電壓和高電流。該晶體管的額定電壓與N溝道外延層的摻雜和厚度直接相關(guān),額定電流由通道寬度決定。組件區域和這類(lèi)器件維持的電流大小間也有直接的聯(lián)系。功率MOSFET具有低柵驅動(dòng)功能、迅速的切換速度和先進(jìn)的并聯(lián)功能。

    DMOS
    功率MOSFET是雙擴散金屬氧化物半導體,有橫向和縱向兩種。大多數功率MOSFET利用該技術(shù)構造。

    MOS電容器
    這類(lèi)電容器結構同MOSFET,且MOS電容器兩側有雙P-N端。MOS電容器通常用作內存芯片存儲電容器并為圖像傳感器技術(shù)中的電荷耦合元件(CCD)提供支持。

    TFT
    薄膜晶體管(TFT)是一種特殊的MOSFET。其中的不同之處在于薄膜晶體管(TFT)涉及半導體薄膜,以及邏輯層和金屬觸點(diǎn)在支撐基板上的沉積。使用的半導體材料各式各樣,其中硅最常用。它可以做到高透明度,用于生產(chǎn)視頻顯示面板。

    雙極MOS晶體管
    BiCMOS是一種集BJT和CMOS晶體管于一個(gè)單芯片上的集成電路。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)功能類(lèi)似于MOSFET和雙極結型晶體管(BJT)。

    MOS傳感器
    當前已成功研發(fā)出一系列MOS傳感器,可精確測量物理、化學(xué)、生物和環(huán)境變量。開(kāi)柵FET(OGFET)、離子敏場(chǎng)效應晶體管(ISFET)、氣體傳感器FET、電荷流動(dòng)晶體管(CFT)及酶場(chǎng)效應晶體管等都屬于MOS傳感器。電荷耦合元件(CCD)和有源像素傳感器(CMOS傳感器)等常用于數字成像。

    多柵極場(chǎng)效應晶體管
    雙柵MOSFET有四極管配置,電流大小由兩個(gè)柵極控制。雙柵MOSFET常用于射頻應用中的小信號器件,降低與密勒效應相關(guān)的增益耗損。這一點(diǎn)當共源共柵配置中的單獨晶體管更換時(shí)可實(shí)現。

    RHBD
    這種環(huán)形柵晶體管常用于制作抗輻射加固設計(RHBD)器件。MOSFET的柵極通常圍繞著(zhù)漏極。漏極靠近ELT的中心。如此,MOSFET的源極圍繞柵極。H柵極是另一種類(lèi)型的MOSFET,確保了最低的輻射泄露。

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