金屬氧化物半導體場效應晶體管課件

金屬－氧化物－半導體場效應晶體管MetalOxideSemiconductorFiledEffectTransistor

MOSFET姓名：黃鈺凱導師：凌智勇半導體定義：半導體(semiconductor），指常溫下導電性能介于導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體按化學成分分類鍺和硅是最常用的元素半導體；化合物半導體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物(硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。PN結(jié)的形成過程在無外電場和其它激發(fā)作用下，參與擴散運動的多子數(shù)目等于參與漂移運動的少子數(shù)目，從而達到動態(tài)平衡，形成PN結(jié)。晶體管晶體管，本名是半導體三極管，是內(nèi)部含有兩個PN結(jié)，外部通常為三個引出電極的半導體器件。由兩個背靠背PN結(jié)構(gòu)成的具有電流放大作用的晶體三極管，雙極型晶體管有兩種基本結(jié)構(gòu)：PNP型和NPN型。雙極型晶體管分類NPN型三極管，由三塊半導體構(gòu)成，其中兩塊N型和一塊P型半導體組成，P型半導體在中間，兩塊N型半導體在兩側(cè)。晶體管的特性曲線飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.7V(硅管)，iC不受iB控制。此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距，說明iC主要受iB控制此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。晶體管的特性曲線截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時，vBE小于死區(qū)電壓。此時，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置金屬-氧化物-半導體絕緣柵型場效應管

(Metal-Oxide-SemiconductortypeFET)MOSFET由一個MOS電容和靠近MOS柵控區(qū)域的兩個PN結(jié)組成。

柵氧化層硅襯底源區(qū)－溝道區(qū)－漏區(qū)

器件版圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)：溝道長度L、溝道寬度W、柵氧化層厚度T、

源漏PN結(jié)結(jié)深X材料參數(shù)：襯底摻雜濃度N、載流子遷移率u

工作原理電路連接PP+N+N+SGDUVDS-+柵襯之間相當于以SiO2為介質(zhì)的平板電容器。-+

VGS

直流特性的定性描述：轉(zhuǎn)移特性

工作在飽和區(qū)時，MOS管的正向受控作用，服從平方律關(guān)系式：NEMOS管輸出特性曲線輸出特性曲線可劃分四個區(qū)域：非飽和區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)、擊穿區(qū)。

非飽和區(qū)（又稱可變電阻區(qū)）特點：ID同時受UGS與UDS的控制。ID/mAVDS/V0VDS=VGS–VGS(th)VGS=5V3.5V4V4.5VNEMOS管輸出特性曲線

飽和區(qū)（又稱恒流區(qū)）特點：ID只受UGS控制，而與UDS近似無關(guān)，表現(xiàn)出類似三極管的正向受控作用。

VGS(th)—開啟電壓，開始有ID時對應的VGS值

擊穿區(qū)

截止區(qū)（ID=0以下的區(qū)域）IG≈0，ID≈0輸出特性曲線ID=0時對應的VGS值夾斷電壓VGS（off）。VGS=0時對應的ID值飽和漏電流IDSSID/mAVDS/V0VDS=VGS–V