第二講 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管講解

一、增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管

第二講絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管二、耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管

三、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)、使用注意事項(xiàng)四、場(chǎng)效應(yīng)管和三極管的特點(diǎn)比較絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOSFEMetal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，或簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá)1010(有資料介紹可達(dá)1014）以上。類型N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型UGS=0時(shí)漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管；UGS=0時(shí)漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管也有N溝道和P溝道兩種，每一種又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種。下面以N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效管為例，來(lái)說(shuō)明它的工作原理。(1)結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)P型襯底(摻雜濃度低)用擴(kuò)散的方法制作兩個(gè)N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層用金屬鋁引出源極S和漏極D在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GBS-源極SourceG-

柵極Gate

D-漏極DrainSGD襯底耗盡層（a）增強(qiáng)型NMOSFET的結(jié)構(gòu);（b）N型MOS的電路符號(hào);（c）P型MOS的電路符號(hào)SGD襯底N+N+（a）（b）（c）箭頭方向是表示由P（襯底）指向N（溝道），符號(hào)中的斷線表示當(dāng)uGS＝0時(shí)，導(dǎo)電溝道不存在。一、增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管

(2)增強(qiáng)型NMOS管的工作原理襯底引線A、當(dāng)uGS=0v，如圖所,NMOS管相當(dāng)于在N與P襯底之間形成兩個(gè)背靠背串聯(lián)的PN結(jié)，所以iD=0耗盡層(2)增強(qiáng)型NMOS管的工作原理耗盡層B、加正的uGS如圖所示ⅰ）加UGs正電壓后，在g與襯底之間產(chǎn)生縱向電場(chǎng)，→將靠近柵極下方的空穴向下排斥→耗盡層ⅱ）增加UGs

縱向電場(chǎng)↑→將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面→形成導(dǎo)電溝道.

ⅱi）加外加電壓uDS，產(chǎn)生漏極電流iD。在剛剛產(chǎn)生iD時(shí)所對(duì)應(yīng)的UGS稱為開啟電壓，記為UGS(th)

。N型反型層UGS增大→電場(chǎng)增強(qiáng)→溝道加寬→ID增大；UGS減小→ID減?。妷篣GS控制漏極電流ID。開始無(wú)導(dǎo)電溝道，當(dāng)在UGSUT時(shí)才形成溝道,這種類型的管子稱為增強(qiáng)型MOS管N溝道耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管與N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效管工作原理類似,不同點(diǎn)在于：只不過(guò)在uGS＝0時(shí)，已經(jīng)有了導(dǎo)電溝道。也就是在uGS＝0時(shí)，在外加UDs的作用下已經(jīng)可以產(chǎn)生漏極電流iD。耗盡型NMOS管的結(jié)構(gòu)如圖：箭頭方向是表示由P（襯底）指向N（溝道），符號(hào)中的實(shí)線表示零柵壓時(shí)，管子已有導(dǎo)電溝道。P型襯底(摻雜濃度低)BSG耗盡層N+N+（a）Dsgd襯底sgd襯底(3)之所以稱為耗盡型,是因?yàn)楫?dāng)UGS為負(fù),將使溝道中感應(yīng)電荷減少(即耗盡的意思),從而使iD減少).耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管也有夾斷電壓UGS(off)和漏極飽和電流IDSS的概念。(1)在制造管子中，已經(jīng)在SiO絕緣層中摻入大量的正離子，在uGS＝0時(shí)，可以吸引自由電子，形成反型層—N溝道，加上UDD時(shí)，可以產(chǎn)生iD(2)當(dāng)uGS

減少(為負(fù))，iD減少.當(dāng)uGS增加(為正)，iD增加.所以耗盡型MOS管可以負(fù)柵壓、零柵壓和正柵壓下工作。二、耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管

通過(guò)調(diào)節(jié)UGS的大小來(lái)控制時(shí)ID，實(shí)現(xiàn)放大作用。UGS值可負(fù)，可正，可零。1.開啟電壓UT

柵源電壓小于開啟電壓的絕對(duì)值,場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。2.夾斷電壓UP

當(dāng)uGS=UP時(shí),漏極電流為零。

3.飽和漏極電流IDSS

當(dāng)uGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。4.輸入電阻RGS

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管:RGS大于107ΩMOS場(chǎng)效應(yīng)管:RGS可達(dá)109～1015Ω。5.低頻跨導(dǎo)gm

UDS一定時(shí)，漏極電流的變化量與柵源電壓變化量的比值。反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用。單位是mS(毫西門子)。

三、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)、使用注意事項(xiàng)場(chǎng)效應(yīng)管使用注意事項(xiàng)（1）不要使柵極懸空，即使不用時(shí)，也要用金屬導(dǎo)線將三個(gè)電極短接起來(lái)。焊接時(shí)，應(yīng)把電烙鐵斷開電源后再行焊接，以免感應(yīng)擊穿柵極。（2）結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵壓不能接反，否則PN結(jié)正偏，柵流過(guò)大，使管子損壞。（3）可以用萬(wàn)用表測(cè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的PN結(jié)正、反電阻，但絕緣柵管不能用萬(wàn)用表直接去測(cè)三個(gè)電極,應(yīng)該用接地良好的專門儀器才能測(cè)試管子的好壞。（4）場(chǎng)效應(yīng)管S和D極可以互換使用，但有些產(chǎn)品出廠時(shí)，已把S極和襯底連在一起，這時(shí)D、S就不能互換。四、場(chǎng)效應(yīng)管和三極管的特點(diǎn)比較小結(jié)1.場(chǎng)效應(yīng)管種類很多，主要有結(jié)型和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型有N溝道和P溝道兩種，N溝道在UGS<0下工作，P溝道在UGS>0下工作絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管有N溝道增強(qiáng)型、