- MOS场效应管 ppt课件

1、P沟道沟道耗尽型耗尽型P沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道加强型加强型N沟道沟道N沟道沟道耗尽型耗尽型FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在加强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道加强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道场效应管的分类：场效应管的分类：5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体MOS场效应管场效应管5.1.1 N沟道加强型沟道加强型MOSFET5.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFE

2、T5.1.3 P沟道沟道MOSFET5.1.4 沟道长度调制效应沟道长度调制效应5.1.1 N沟道加强型沟道加强型MOSFET1. 构造构造N沟道沟道L ：沟道长度：沟道长度W ：沟道宽度：沟道宽度tox ：绝缘层厚度：绝缘层厚度通常通常 W L 5.1.1 N沟道加强型沟道加强型MOSFET剖面图剖面图1. 构造构造N沟道沟道符号符号5.1.1 N沟道加强型沟道加强型MOSFET2. 任务原理任务原理1vGS对沟道的控制造用对沟道的控制造用当当vGS0vGS0时时 无导电沟道，无导电沟道， d、s间加电压时，也间加电压时，也无电流产生。无电流产生。当当0vGS VT 0vGS VT vGS

3、VT 时时 在电场作用下产生导电沟道，在电场作用下产生导电沟道，d、s间加间加电压后，将有电流产生。电压后，将有电流产生。 vGS越大，导电沟道越厚越大，导电沟道越厚2. 任务原理任务原理2vDS对沟道的控制造用对沟道的控制造用接近漏极d处的电位升高电场强度减小 沟道变薄当当vGSvGS一定一定vGS VT vGS VT 时，时，vDSID沟道电位梯度整个沟道呈楔形分布整个沟道呈楔形分布当当vGSvGS一定一定vGS VT vGS VT 时，时，vDSID沟道电位梯度 当当vDSvDS添加到使添加到使vGD=VT vGD=VT 时，时，在紧靠漏极处出现预夹断。在紧靠漏极处出现预夹断。2. 任务

4、原理任务原理2vDS对沟道的控制造用对沟道的控制造用在预夹断处：在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VTvGD=vGS-vDS =VT预夹断后，预夹断后，vDSvDS夹断区延伸沟道电阻 ID根本不变2. 任务原理任务原理2vDS对沟道的控制造用对沟道的控制造用2. 任务原理任务原理3 vDS和和vGS同时作用时同时作用时 vDS vDS一定，一定，vGSvGS变化时变化时 给定一个给定一个vGS vGS ，就有一条不，就有一条不同的同的 iD vDS iD vDS 曲线。曲线。3. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程1输出特性及大信号特性方程输出特性及大信号特性方程co

5、nst.DSDGS)( vvfi 截止区截止区当当vGSVT时，导电沟道时，导电沟道尚未构成，尚未构成，iD0，为截止，为截止任务形状。任务形状。3. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程1输出特性及大信号特性方程输出特性及大信号特性方程const.DSDGS)( vvfi 可变电阻区可变电阻区 vDSvGSVT )( DSDSTGSnD22vvv VKi由于由于vDS较小，可近似为较小，可近似为DSTGSnD )(vvVKi 2常数常数 GSDDSdsovvdidr)(TGSnVK v21rdso是一个受是一个受vGS控制的可变电控制的可变电阻阻 3. V-I 特性曲线及

6、大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程1输出特性及大信号特性方程输出特性及大信号特性方程 可变电阻区可变电阻区 DSTGSnD )(vvVKi 2)(TGSndsoVKr v21 n n ：反型层中电子迁移率：反型层中电子迁移率Cox Cox ：栅极与衬底间氧：栅极与衬底间氧化层单位面积电容化层单位面积电容本征电导因子本征电导因子oxnnC K LWLWKK22oxnnnC 其中其中Kn为电导常数，单位：为电导常数，单位：mA/V23. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程1输出特性及大信号特性方程输出特性及大信号特性方程 饱和区饱和区恒流区又称放大区恒流区又称放大区vGS

7、 VT ，且，且vDSvGSVT2)(TGSnDVKi v221)(TGSTn VVKv21)(TGSDO VIv2TnDOVKI 是是vGSvGS2VT2VT时的时的iD iD V-I V-I 特性：特性：3. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程2转移特性转移特性const.GSDDS)( vvfi21)(TGSDOD VIiv5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET1. 构造和任务原理构造和任务原理N沟道沟道二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下任务，而且根本上无栅流可以在正或负的栅源电压下任务，而且根本上无栅

8、流5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET2. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程 21)(PGSDSSDVIiv 21)(TGSDOD VIivN N沟道加强型沟道加强型5.1.3 P沟道沟道MOSFET5.1.4 沟道长度调制效应沟道长度调制效应实践上饱和区的曲线并不是平坦的实践上饱和区的曲线并不是平坦的)()(DSTGSnDvv 12VKi)()(DSTGSDOvv 112VIL的单位为的单位为m1V 1 . 0 L当不思索沟道调制效应时，当不思索沟道调制效应时， 0 0，曲线是平坦的。，曲线是平坦的。 修正后修正后5.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数

9、一、直流参数一、直流参数NMOSNMOS加强型加强型1. 1. 开启电压开启电压VT VT 加强型参数加强型参数2. 2. 夹断电压夹断电压VP VP 耗尽型参数耗尽型参数3. 3. 饱和漏电流饱和漏电流IDSS IDSS 耗尽型参数耗尽型参数4. 4. 直流输入电阻直流输入电阻RGS RGS 1091091015 1015 二、交流参数二、交流参数 1. 1. 输出电阻输出电阻rds rds GSDDSdsVir vD12TGSnds1)(iVKr v当不思索沟道调制效应时，当不思索沟道调制效应时， 0 0，rds rds 5.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数DS GSDmVigv 2. 2. 低频互导低频互导gm gm 二、交流参数二、交流参数 思索到思索到 2TGSnD)(VKi v那么那么DSDSGS2TGSnGSDm)(VVVKigvvv )(2TGSnVK vnDTGS)(KiV vDn2iK LWK 2Coxnn其中其中5.1.