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西門子控制器6ES7211-1AE40-0XB0
場效應(yīng)管
場效應(yīng)管（Fjeld Effect Transistor簡稱FET ）是利用電場效應(yīng)來控制半導體中電流的一種半導體器件,，故因此而得名,。場效應(yīng)管是一種電壓控制器件，只依靠一種載流子參與導電,，故又稱為單極型晶體管,。與雙極型晶體三極管相比，它具有輸入阻抗高,、
噪聲低,、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強,、功耗小,、制造工藝簡單和便于集成化等優(yōu)點。
場效應(yīng)管有兩大類,，結(jié)型場效應(yīng)管JFET和絕緣柵型場效應(yīng)管IGFET,，后者性能更為*，發(fā)展迅速,，應(yīng)用廣泛,。圖Z0121 為場效應(yīng)管的類型及圖形、符號,。
一,、結(jié)構(gòu)與分類
圖 Z0122
為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)示意圖和它的圖形、符號,。它是在同一塊N型硅片的兩側(cè)分別制作摻雜濃度較高的P型區(qū)（用P+表示）,，形成兩個對稱的PN結(jié)，將兩個P區(qū)的引出線連在一起作為一個電極，稱為柵極（g）,，在N型硅片兩端各引出一個電極,，分別稱為源極（s）和漏極（d）。在形成PN結(jié)過程中,，由于P+區(qū)是重摻雜區(qū),，所以N一區(qū)側(cè)的空間電荷層寬度遠大
二、工作原理
N溝道和P溝道結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理相同,，只是偏置電壓的極性和載流子的類型不同而已,。下面以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例來分析其工作原理。電路如圖Z0123所示,。由于柵源間加反向電壓,，所以兩側(cè)PN結(jié)均處于反向偏置，柵源電流幾乎為零,。漏源之間加正向電壓使N型半導體中的多數(shù)載流子-電子由源極出發(fā),，經(jīng)過溝道到達漏極形成漏極電流ID。
1．柵源電壓UGS對導電溝道的影響（設(shè)UDS＝0）
在圖Z0123所示電路中,，UGS ＜0,，
兩個PN結(jié)處于反向偏置，耗盡層有一定寬度,，ID=0,。若|UGS| 增大，耗盡層變寬,，溝道被壓縮,，截面積減小，溝道電阻增大,；若|UGS| 減小,，耗盡層變窄，溝道變寬,，電阻減小,。這表明UGS控制著漏源之間的導電溝道。當UGS負值增加到某一數(shù)值VP時,，兩邊耗盡層合攏,，整個溝道被耗盡層夾斷。（VP稱為夾斷電壓）此時,，漏源之間的電阻趨于無窮大,。管子處于截止狀態(tài)，ID＝0,。
2．漏源電壓UGS對漏極電流ID的影響（設(shè)UGS＝0）
當UGS＝0時,，顯然ID＝0,；當UDS＞0且尚小對，P+N結(jié)因加反向電壓,，使耗盡層具有一定寬度,，但寬度上下不均勻，這是由于漏源之間的導電溝道具有一定電阻,，因而漏源電壓UDS沿溝道遞降,，造成漏端電位高于源端電位，使近漏端PN結(jié)上的反向偏壓大于近源端,，因而近漏端耗盡層寬度大于近源端,。顯然，在UDS較小時,，溝道呈現(xiàn)一定電阻,，ID隨UDS成線性規(guī)律變化（如圖Z0124曲線OA段）；若UGS再繼續(xù)增大,，耗盡層也隨之增寬,，導電溝道相應(yīng)變窄，尤其是近漏端更加明顯,。由于溝道電阻的增大，ID增長變慢了（如圖曲線AB段）,，當UDS增大到等于|VP|時,，溝道在近漏端首先發(fā)生耗盡層相碰的現(xiàn)象。這種狀態(tài)稱為預(yù)夾斷,。這時管子并不截止,，因為漏源兩極間的場強已足夠大，可以把向漏極漂移的全部電子吸引過去形成漏極飽和電流IDSS （這種情況如曲線B點）：當UDS＞|VP|再增加時,，耗盡層從近漏端開始沿溝道加長它的接觸部分,，形成夾斷區(qū) 。由于耗盡層的電阻比溝道電阻大得多,，所以比|VP|大的那部分電壓基本上降在夾斷區(qū)上,，使夾斷區(qū)形成很強的電場，它可以把溝道中向漏極漂移的電子拉向漏極,，形成漏極電流,。因為未被夾斷的溝道上的電壓基本保持不變，于是向漏極方向漂移的電子也基本保持不變,，管子呈恒流特性（如曲線BC段）,。但是，如果再增加UDS達到BUDS時（BUDS稱為擊穿電壓）進入夾斷區(qū)的電子將被強電場加速而獲得很大的動能,，這些電子和夾斷區(qū)內(nèi)的原子碰撞發(fā)生鏈鎖反應(yīng),，產(chǎn)生大量的新生載流予,，使ID急劇增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象（如曲線CD段）。
由此可見,，結(jié)型場效應(yīng)管的漏極電流ID受UGS和UDS的雙重控制,。這種電壓的控制作用，是場效應(yīng)管具有放大作用的基礎(chǔ),。