金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管 ch

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管ch第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.3金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)管

輸出特性轉(zhuǎn)移特性

主要參數(shù)

4.3.1N溝導(dǎo)增強(qiáng)型MOSFET(EMOS)

4.3.3

各種FET的特性及使用注意事項(xiàng)

4.3.2N溝導(dǎo)耗盡型MOSFET(DMOS)第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四B4.3.14.3.1EMOS的結(jié)構(gòu)和工作原理

源極漏極柵極襯底1.結(jié)構(gòu)（以N溝道EMOS為例）第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四

P型區(qū)P型區(qū)符號符號4.3.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1結(jié)型場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)#

符號中的箭頭方向表示什么？ 在通常情況下，源極一般都與襯底極相連，即VBS＝0。正常工作時(shí)，作為源區(qū)和漏區(qū)的兩個(gè)N+區(qū)與襯底之間的PN結(jié)必須外加反偏電壓。為此，漏極對源極的電壓VDS必須為正值。 增強(qiáng)型Md0S場效應(yīng)管是這樣工作的：在柵極電壓作用下，漏區(qū)和源區(qū)之間形成導(dǎo)電溝道。這樣，在漏極電壓作用下，源區(qū)電子沿導(dǎo)電溝道行進(jìn)到漏區(qū)，產(chǎn)生自漏極流向源極的電流。改變柵極電壓，控制導(dǎo)電溝道的導(dǎo)電能力，使漏極電流發(fā)生變化。第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.工作原理4.1結(jié)型場效應(yīng)管①VGS對溝道的控制作用當(dāng)VGS＜0時(shí)當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP（或VGS(off)）。對于N溝道的JFET，VP<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。VGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄②VDS對溝道的控制作用當(dāng)VGS=0時(shí)，VDSIDG、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當(dāng)VDS增加到使VGD=VP時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)VDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變③

VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP<VGS<0時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對于同樣的VDS，

ID的值比VGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處VGD=VGS-VDS=VP第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.工作原理4.1結(jié)型場效應(yīng)管(a)VGS=VDS

＝0⑴

溝道形成原理(b)VGS>0,VDS

＝0當(dāng)VGS為零或較小的正值時(shí)，源區(qū)和漏區(qū)之間均被空間電荷區(qū)隔斷。第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.工作原理4.1結(jié)型場效應(yīng)管(c)VGS>VGS(th),VDS

＝0⑴

溝道形成原理(d)VGS>VGS(th),VDS>0形成自漏區(qū)到源區(qū)的漏極電流N型導(dǎo)電溝道第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.工作原理4.1結(jié)型場效應(yīng)管(e)VGS>VGS(th),VDS=VGS-VGS(th)VGD=VGS-VDS(d)VGS>VGS(th),VDS>0此時(shí)VDSVGD↓漏端溝道變窄ID基本不變VDSID近漏極端的反型層消失預(yù)夾斷②VDS對溝道的控制作用第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四綜上分析可知4.1結(jié)型場效應(yīng)管VGA=VGS(th)VSA=VGS-VGS(th)VDA=VDS–(VGS-VGS(th))第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.工作原理4.1結(jié)型場效應(yīng)管③溝道長度調(diào)制效應(yīng)第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.1結(jié)型場效應(yīng)管N溝道EMOS的特性曲線及參數(shù)2.轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.1結(jié)型場效應(yīng)管N溝道EMOS的特性曲線及參數(shù)1.輸出特性⑴非飽和區(qū)，又稱變阻區(qū)VGS>VGS(th),VDS<VGS-VGS(th)②飽和區(qū)第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：③低頻跨導(dǎo)gm：或4.1結(jié)型場效應(yīng)管3.主要參數(shù)漏極電流約為零時(shí)的VGS值。VGS=0時(shí)對應(yīng)的漏極電流。低頻跨導(dǎo)反映了vGS對iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。④輸出電阻rd：第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.1結(jié)型場效應(yīng)管3.主要參數(shù)⑤直流輸入電阻RGS：對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107Ω。⑧最大漏極功耗PDM⑥最大漏源電壓V(BR)DS⑦最大柵源電壓V(BR)GS{end}第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.1.1EMOS的結(jié)構(gòu)和工作原理P溝道EMOS

第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.3.2DMOS的結(jié)構(gòu)和工作原理1.結(jié)構(gòu)

耗盡型MOS管在結(jié)構(gòu)上與增強(qiáng)型類似，差別僅在于襯底表面擴(kuò)散一薄層與襯底導(dǎo)電類型相反的摻雜區(qū)，作為漏、源區(qū)之間的導(dǎo)電溝道。第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.3.2DMOS的結(jié)構(gòu)和工作原理2.伏安特性

第17頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4.3.2DMOS的結(jié)構(gòu)和工作原理3.四種MOS管的比較

1.對于P溝道器件，VDD必為負(fù)值，襯底必須接在電路中的最高電位上。對于N溝道器件，VDD必為正值，襯底必須接在電路中的最低電位