管MOS,即金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),是电子电路中最为经常使用的半导体器件。以其开关速度快、输入阻抗高、功耗低等优点,用于各种电子装备,比如可以计算机、手机、电源管理系统等。
管的工作原理主要基于MOS「场效应」来控制电流的导通和截止。其结构主要包括三个部份:源极(Source,S)、漏极(Drain,D)和栅极(Gate,G)。源极和漏极之间构成导电沟道,而栅极则通过一层薄薄的绝缘层(为二氧化硅)与导电沟道隔离。
以沟道增强N型管为例MOS,当栅极电压为0时,源极和漏极之间不存在导电沟道,管处于截止状态MOS。当在栅极施加正电压时,栅极的正电场会吸引型衬底中的电子向栅极下方聚集P,构成一层称为「反型层」的型导电沟道N,连接源极和漏极,管导通MOS。栅极电压越高,反型层中的电子浓度就越高,导电沟道的电阻越低,管的导通能力就越强MOS。
与以前的双极型晶体管(BJT)相比,管能够以下几个明显优势MOS:
输入阻抗高: 管的栅极和导电沟道之间是绝缘的MOS,几近没有电流流入栅极,这样看来输入阻抗非常高,可以视为电压控制元件。这使得管在放大电路中可以取得很高的电压增益MOS。
开关速度快: 管的导通和截止速度非常快MOS,远高于BJT,这使得管在高频电路中能够明显优势MOS。
功耗低: 管在静态时MOS几近没有电流活动,这样看来功耗非常低,这对便携式电子装备尤其重要。
管的种类繁多MOS,根据沟道类型可以分为沟道管和沟道管NMOSPMOS;根据工作模式可以分为增强型管和耗尽型管MOSMOS。不同的管能够不同的特性MOS,根据具体的运用处景选择适合的型号。
总而言之,管是一种非常重要的半导体器件MOS,工作原理基于场效应,能够输入阻抗高、开关速度快、功耗低等优点,用于各种电子装备。