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场效应管在开关电路中的应用.doc

上传人:yjrm16270 文档编号:7423554 上传时间:2019-05-17 格式:DOC 页数:7 大小:338.50KB
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1、P2003BDG 只是普通的 N 沟道场效应 三极管而且,工作参数 20A / 30V场效应管在开关电路中的应用场效应管在 mpn 中,它的长相和我们前面讲的三极管极像,所以有不少修 mpn 的朋友好长时间还分不清楚,统一的把这些长相相同的三极管、场效应管、双二极管、还有各种稳压 IC 统统称作“三个脚的管管”,呵呵,如果这样麻木不分的话,你的维修技术恐怕很难快速提高的哦!好了,说到这里场效应管的长相恐怕我就不用贴图了,在电路图中它常用表示,关于它的构造原理由于比较抽象,我们是通俗化讲它的使用,所以不去多讲,由于根据使用的场合要求不同做出来的种类繁多,特性也都不尽相同;我们在mpn 中常用的一

2、般是作为电源供电的电控之开关使用,所以需要通过电流比较大,所以是使用的比较特殊的一种制造方法做出来了增强型 的场效应管(MOS 型),它的电路图符号: 仔细看看你会发现,这两个图似乎有差别,对了,这实际上是两种不同的增强型场效应管,第一个那个叫 N 沟道增强型场效应管,第二个那个叫 P 沟道增强型场效应管,它们的的作用是刚好相反的。前面说过,场效应管是用电控制的开关,那么我们就先讲一下怎么使用它来当开关的,从图中我们可以看到它也像三极管一样有三个脚,这三个脚分别叫做栅极(G)、源极(S)和漏极(D),mpn 中的贴片元件示意图是这个样子: 1 脚就是栅极,这个栅极就是控制极,在栅极加上电压和不

3、加上电压来控制 2 脚和 3 脚的相通与不相通,N 沟道的,在栅极加上电压 2 脚和 3 脚就通电了,去掉电压就关断了,而 P 沟道的刚好相反,在栅极加上电压就关断(高电位),去掉电压(低电位)就相通了!我们常见的 2606 主控电路图中的电源开机电路中经常遇到的就是 P 沟道 MOS 管: 这个图中的 SI2305 就是 P 沟道 MOS 管,由于有很多朋友对于检查这一部分的故障很茫然,所以在这里很有必要讲一下它的工作原理,来加深一下你的印象!图中电池的正电通过开关 S1 接到场效应管 Q1 的 2 脚源极,由于 Q1 是一个 P 沟道管,它的 1 脚栅极通过 R20 电阻提供一个正电位电压

4、,所以不能通电,电压不能继续通过,3v 稳压 IC 输入脚得不到电压所以就不能工作不开机!这时,如果我们按下SW1 开机按键时,正电通过按键、R11、R23、D4 加到三极管 Q2 的基极,三极管 Q2 的基极得到一个正电位,三极管导通(前面讲到三极管的时候已经讲过),由于三极管的发射极直接接地,三极管 Q2 导通就相当于 Q1 的栅极直接接地,加在它上面的通过R20 电阻的电压就直接入了地,Q1 的栅极就从高电位变为低电位,Q1 导通电就从 Q1同过加到 3v 稳压 IC 的输入脚,3v 稳压 IC 就是那个 U1 输出 3v 的工作电压 vcc 供给主控,主控通过复位清 0,读取固件程序检

5、测等一系列动作,输处一个控制电压到PWR_ON 再通过 R24、R13 分压送到 Q2 的基极,保持 Q2 一直处于导通状态,即使你松开开机键断开 Q1 的基极电压,这时候有主控送来的控制电压保持着,Q2 也就一直能够处于导通状态,Q1 就能源源不断的给 3v 稳压 IC 提供工作电压!SW1 还同时通过R11、R30 两个电阻的分压,给主控 PLAY ON 脚送去时间长短、次数不同的控制信号,主控通过固件鉴别是播放、暂停、开机、关机而输出不同的结果给相应的控制点,以达到不同的工作状态!结型场效应管(N 沟道 JFET)工作原理:可将 N 沟道 JFET 看作带“人工智能开关”的水龙头。这就有

6、三部分:进水、人工智能开关、出水,可以分别看成是 JFET 的 d 极 、g 极、s 极。“人工”体现了开关的“控制”作用即 vGS。JFET 工作时,在栅极与源极之间需加一负电压(vGS0),使 N 沟道中的多数载流子(电子)在电场作用下由源极向漏极运动,形成电流 iD。iD 的大小受“人工开关”vGS 的控制,vGS 由零往负向增大时,PN 结的耗尽层将加宽,导电沟道变窄,vGS 绝对值越大则人工开关越接近于关上,流出的水(iD)肯定越来越小了,当你把开关关到一定程度的时候水就不流了。“智能”体现了开关的“影响”作用,当水龙头两端压力差(vDS)越大时,则人工开关自动智能“生长”。vDS

7、值越大则人工开关生长越快,流水沟道越接近于关上,流出的水(iD)肯定越小了,当人工开关生长到一定程度的时候水也就不流了。理论上,随着 vDS 逐渐增加,一方面沟道电场强度加大,有利于漏极电流 iD 增加;另一方面,有了 vDS,就在由源极经沟道到漏极组成的 N型半导体区域中,产生了一个沿沟道的电位梯度。由于 N 沟道的电位从源端到漏端是逐渐升高的,所以在从源端到漏端的不同位置上,漏极与沟道之间的电位差是不相等的,离源极越远,电位差越大,加到该处 PN 结的反向电压也越大,耗尽层也越向 N 型半导体中心扩展,使靠近漏极处的导电沟道比靠近源极要窄,导电沟道呈楔形。所以形象地比喻为当水龙头两端压力差

8、(vDS)越大,则人工开关自动智能“生长”。当开关第一次相碰时,就是预夹断状态,预夹断之后 id 趋于饱和。当 vGS0 时,将使 PN 结处于正向偏置而产生较大的栅流,破坏了它对漏极电流 iD 的控制作用,即将人工开关拔出来,在开关处又加了一根进水水管,对水龙头就没有控制作用了。绝缘栅场效应管(N 沟道增强型 MOSFET)工作原理:可将 N 沟道 MOSFET 看作带“人工智能开关”的水龙头。相对应情况同JFET。与 JFET 不同的的是,MOSFET 刚开始人工开关是关着的,水流流不出来。当在栅源之间加 vGS0, N 型感生沟道(反型层)产生后,人工开关逐渐打开,水流(iD)也就越来越

9、大。iD 的大小受“人工开关”vGS 的控制,vGS 由零往正向增大时,则栅极和 P 型硅片相当于以二氧化硅为介质的平板电容器,在正的栅源电压作用下,介质中便产生了一个垂直于半导体表面的由栅极指向 P 型衬底的电场,这个电场排斥空穴而吸引电子,P 型衬底中的少子电子被吸引到衬底表面,这些电子在栅极附近的 P 型硅表面便形成了一个 N 型薄层,即导通源极和漏极间的 N 型导电沟道。栅源电压 vGS 越大则半导体表面的电场就越强,吸引到 P 型硅表面的电子就越多,感生沟道将越厚,沟道电阻将越小。相当于人工开关越接近于打开,流出的水(iD)肯定越来越多了,当你把开关开到一定程度的时候水流就达到最大了

10、。MOSFET 的“智能”性与 JFET 原理相同,参上。绝缘栅场效应管(N 沟道耗尽型 MOSFET)工作原理:基本上与 N 沟道 JFET 一样,只是当 vGS0 时,N 沟道耗尽型 MOSFET 由于绝缘层的存在,并不会产生 PN 结的正向电流,而是在沟道中感应出更多的负电荷,使人工智能开关的控制作用更明显。开关只有两种状态通和断,三极管和场效应管工作有三种状态,1、截止,2、线性放大,3、饱和(基极电流继续增加而集电极电流不再增加)。使晶体管只工作在 1 和 3 状态的电路称之为开关电路,一般以晶体管截止,集电极不吸收电流表示关;以晶体管饱和,发射极和集电极之间的电压差接近于 0V 时

11、表示开。开关电路用于数字电路时,输出电位接近 0V 时表示 0,输出电位接近电源电压时表示 1。所以数字集成电路内部的晶体管都工作在开关状态。晶体管饱和的条件, V(工作电压) / Rc(负载电阻阻值 ) = Ic, Ic / Ib .晶体管截止的条件, Ic 0 ; Ib 0 (基极不能悬浮至少有电阻接地 ,必要时可用反偏置)N 沟道场效应管 NFET,DS 间加正向电压,GS 极间加电压 Vgs,例如 VgsVdson5v,则 NFET 导通,等效于三极管的饱和导通状态。做压控线性电阻和无触点的、闭合状态的电子开关。当 Vgs 小于夹断电压时,则 NFET 截止。 做无触点的、接通状态的电子开关

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