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盤點(diǎn)MOS管傳輸特性曲線的細(xì)微之處

2023年01月29日 09:21 硬件微講堂 作者: 用戶評(píng)論(0

咱繼續(xù)盤MOS管。

一個(gè)選擇題

照例,先拋出一個(gè)選擇題:如下兩幅圖所示,兩組Id-Vgs傳輸特性曲線分別對(duì)應(yīng)哪個(gè)管子?圖1對(duì)應(yīng)(? ),圖2對(duì)應(yīng)(? )

A:BJT;

B:N溝道-增強(qiáng)型-MOS管;

C:N溝道-耗盡型-MOS管;

D:N溝道-JFET;

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提示1:忽略3個(gè)差異點(diǎn):①忽略Id的大?。ú挥霉?.3A還是5A,不重要);②忽略傳輸特性曲線的弧度及斜率(不是今天討論的重點(diǎn));③忽略Vds的數(shù)值(不用管是15V,還是5V,不重要)。

提示2:注意過零點(diǎn)。

在這里,二火可以拍著胸脯講:這個(gè)問題你在網(wǎng)上很難搜得到。估計(jì)有一部分工程師(可能是多數(shù))不知道兩者的區(qū)別及其代表的含義,即便是已經(jīng)給出了提示。

FET的傳輸特性曲線

想要弄清楚上面的問題,我們首先得知道場效應(yīng)管的傳輸特性曲線是什么。

場效應(yīng)管(FET)的柵極輸入端基本沒有電流,如此也沒有必要研究輸入電壓與電流的關(guān)系,所以我們很少討論FET的輸入特性。但是FET是壓控型器件,可以通過柵-源電壓Vgs來控制漏極電流Id,所以就有了轉(zhuǎn)移特性:

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前提:漏-源電壓Vds保持一個(gè)固定值。這個(gè)數(shù)值,不同廠家不同型號(hào)在定義轉(zhuǎn)移特性曲線時(shí),可能不同。

Nexperia的PMX100UNE(MOS管-N溝道-增強(qiáng)型)為例,如下圖所示,Vds=5V。而上面問題中給出的圖2,Vds=15V。

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值得一提的是:上圖提供的Id-Vgs傳輸特性曲線和上面問題中給出的曲線都不一樣。你再考慮下是為什么?

尋找差異

說完傳輸特性曲線,我們?cè)倏纯磫栴}中圖片的差異點(diǎn)。

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如上圖綠色箭頭所指,圖1中在Vgs=0V時(shí),Id=0.21A;在Vgs>0V時(shí),Id繼續(xù)增大;圖2中在Vgs=0V時(shí),Id=5A;沒有Vgs>0V的情況。

根據(jù)題目提示,忽略Id的大小差異和曲線弧度。那就剩下:

①圖1在Vgs>0時(shí),Id繼續(xù)增大;

②圖2在Vgs>0時(shí),沒有Id的數(shù)值。

為什么圖2中沒有展現(xiàn)Vgs>0的情況?是原本就是沒有,還是省略了?如果不知道,請(qǐng)繼續(xù)往下看。

3種傳輸特性曲線

圖3,Vgs都是正值,給出的是N溝道-增強(qiáng)型-MOS管的傳輸特性曲線。而我們知道,MOS管不光有增強(qiáng)型,還有耗盡型。

圖1,Vgs一部分是負(fù)值,一部分是正值,給出的就是N溝道-耗盡型-MOS管的傳輸特性曲線。

圖2,Vgs都是負(fù)值,給出的是N溝道-JFET(結(jié)型場效應(yīng)管)的傳輸特性曲線。尤其要說明下,JFET的Vgs不能為正,必須為負(fù)電壓。

這樣描述可能不直觀。我們看下N溝道-JFET的構(gòu)造,如下圖所示,柵極和源極之間就是一個(gè)耗盡層(PN結(jié))。如果給柵-源之間Vgs加上正電壓,PN結(jié)正偏,柵-源極會(huì)直接導(dǎo)通,根本起不到控制作用。所以,N-JFET的Vgs必須為負(fù)電壓。

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公布答案

圖1對(duì)應(yīng)的是選項(xiàng)C,是N溝道-耗盡型-MOS管的轉(zhuǎn)移特性,圖2對(duì)應(yīng)的是選項(xiàng)D,是N溝道-JFET的轉(zhuǎn)移特性。耗盡型NMOS的Vgs可以大于0,但N-JFET的Vgs只能為負(fù)電壓。

圖2中沒有展現(xiàn)Vgs>0的情況,不是省略,而是因?yàn)閂gs不允許大于0,這是區(qū)分N溝道耗盡型MOS和N溝道JFET的關(guān)鍵點(diǎn)。




審核編輯:劉清

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