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  • 什么是场效应管的沟道,n沟道与p沟道的区别介绍
    • 发布时间:2024-05-04 17:45:56
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    什么是场效应管的沟道,n沟道与p沟道的区别介绍
    场效应管是一种半导体器件,用于电子设备中的放大、开关和调制等功能。根据其导电类型的不同,场效应管可以分为两种基本类型:N型场效应管和P型场效应管。
    沟道(Channel)
    沟道是指场效应晶体管中源区和漏区之间的一薄半导体层。如MOS结构中当施加外部电场时在半导体表面形成的积累层及反型层。
    沟道--场效应管内部的导电路径,它连接了源极和漏极。当施加适当的电压或电流时,沟道将成为电子或空穴的主要传导路径。
    在场效应晶体管中,源区和漏区之间有一薄半导体层,电流在其中流动受栅极电势的控制。沟道宽度是表 征集成电路集成度的重要标志。商品集成电路中场效应晶体管的沟道宽度已小到0.25微米,每个芯片上包含了7亿多个晶体管。
    N型场效应管(N-channel FET)
    N型场效应管中的沟道是由电子形成的。在N型场效应管的基底中掺杂有一个少量的施主杂质,通常是磷(Phosphorus)或砷(Arsenic)等元素。这些施主杂质提供了额外的自由电子,当正向偏置被施加到N型场效应管的栅极上时,形成一个负偏执电场,吸引自由电子进入沟道。这使得沟道中的电子可以流动,从而形成了导电通路。
    N型场效应管的特点:
    当栅极和源极间施加正向偏压时,沟道中的电子开始导通。
    当栅极和源极间施加负向偏压时,沟道中的电子停止导通。
    以N沟道增强型MOS管为对象(如图)
    场效应管 n沟道 p沟道
    为什么叫N沟道?
    因为源极和漏极是两个N型半导体,我们的目的是要使源极和漏极两个导通,相当于在漏源之间挖一条沟渠,这样两边就连通了。
    在无任何外电场作用的情况下,漏源之间是两个背向的PN结,无法形成沟道,无法连通。
    怎么形成N沟道?
    在栅-源(g-s)间加上正电压,在栅极金属下侧聚集正电荷,排斥二氧化硅绝缘层下侧P型半导体具有正电特性的空穴,形成PN结。
    场效应管 n沟道 p沟道
    现在加大栅-源(g-s)间的电压,PN结区域变宽,同时吸引PN结下方的电子到PN结与二氧化硅之间,这样沟道就形成了。
    场效应管 n沟道 p沟道
    P型场效应管(P-channel FET)
    相比之下,P型场效应管的沟道是由空穴形成的。在P型场效应管的基底中掺杂有少量的受主杂质,通常是硼(Boron)或铝(Aluminum)等元素。这些受主杂质提供了额外的空穴,当负向偏置被施加到P型场效应管的栅极上时,形成一个正偏执电场,吸引空穴进入沟道。这使得沟道中的空穴可以流动,从而形成了导电通路。
    P型场效应管的特点:
    当栅极和源极间施加负向偏压时,沟道中的空穴开始导通。
    当栅极和源极间施加正向偏压时,沟道中的空穴停止导通。
    n沟道和p沟道的区别
    在实际应用中需要正确区分N型和P型场效应管。最常见的方法是查看器件上的标识或数据手册。通常,N型场效应管的标识会有一个"n",而P型场效应管的标识会有一个"p"。
    此外,根据不同的制造工艺,两种类型的管子具有不同的电特性。例如,在导通时,N型场效应管的导通电阻较低,而P型场效应管的导通电阻较高。因此,在选择和使用场效应管时,我们应该充分了解其电特性,并根据具体需求作出合适的选择。
    N型和P型场效应管的其他区别:
    极性:N型场效应管需要正向偏置才能导通,而P型场效应管需要负向偏置才能导通。这是由于电子和空穴的运动方向和极性特征所决定的。
    驱动电压:由于电子迁移率高于空穴迁移率,N型场效应管通常具有较低的驱动电压要求。相比之下,P型场效应管需要更高的驱动电压来实现相同的导通效果。
    导通电阻:N型场效应管在导通状态下具有较低的导通电阻,因此可以提供较大的电流输出。相反,P型场效应管的导通电阻较高,因此其电流输出能力相对较小。
    噪声特性:由于电子的迁移率高于空穴,N型场效应管通常具有更好的噪声特性。这使得N型场效应管在低噪声放大器和高频应用中更为常见。
    温度特性:N型和P型场效应管在温度特性上也存在差异。由于电子具有较高的迁移率,N型场效应管的导通特性相对稳定。而P型场效应管的导通特性受到温度波动的影响更大。
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