MOS场效应管 ppt课件

1、场效应晶体管场效应晶体管FET (Field Effect Transisitor)场效应管场效应管(单极型晶体管）与晶体三极管（双极单极型晶体管）与晶体三极管（双极型晶体管）不同，它是多子导电，输入阻抗高，型晶体管）不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好。温度稳定性好。结型场效应管结型场效应管JFET (Junction FET)绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor FET)场效应管有两种场效应管有两种:N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型EMOS按沟道按沟道类型分类型分N沟道沟道NMOSP沟道沟道PMOS（耗尽型）（耗尽型）F

2、ET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)按工作按工作方式分方式分耗尽耗尽DMOS场效应管分类场效应管分类PNNgsdN沟沟道增道增强型强型gsdBP型基底型基底SiO2绝缘层绝缘层金属铝金属铝两个两个N区区PNNgsdgsdBN 沟沟道耗道耗尽型尽型予埋了导电予埋了导电沟道沟道一、一、MOSFET结构和电路符号结构和电路符号NPPgsdP 沟沟道增道增强型强型gsdBNPPgsdgsdBP 沟沟道耗道耗尽型尽型予埋了导电予埋了导电沟道沟道MOSFET结构和电路符号结构和电路符号正常工作条件正常工作条件 源区和漏区的两个源区和漏区的两个N区与衬底之间的区与衬

3、底之间的PN结必须外加反结必须外加反偏电压。即偏电压。即vDS0。PNNgsdvDSvGS工作原理：工作原理： 在栅极电压作用下，在栅极电压作用下，漏区和源区之间漏区和源区之间形成导电形成导电沟道沟道。这样，在漏极电压。这样，在漏极电压的作用下，源区电子沿导的作用下，源区电子沿导电沟道行进到漏区，产生电沟道行进到漏区，产生自漏极流向源极的自漏极流向源极的电流电流。改变栅极电压，控制导电改变栅极电压，控制导电沟道的导电能力，使漏极沟道的导电能力，使漏极电流发生变化。电流发生变化。vDSvGS二、二、NEMOSFET工作原理工作原理PNNgsd（1）vGS=0时时漏区和源区被隔漏区和源区被隔断断,

4、没有导电沟没有导电沟道道 iD=0vGS1. 沟道形成原理沟道形成原理（2）vGS0且且vGSVT形成导电沟道，vDS作用下的漏极电流随vGS增大而增大反型层（导电沟道）VT:开启电压开启电压形成反型层所需形成反型层所需VGS的值的值vDSiD（1）vDS很小，很小，沟道宽度保持不沟道宽度保持不变，变， vDS增大，增大， iD线性增大线性增大2. vDS对沟道导电能力的控制对沟道导电能力的控制 vGSVT vDS0（2）vDS增加，增加，vGD=VT 时，靠时，靠近近D端的沟道被端的沟道被夹断，称为予夹夹断，称为予夹断。断。（3）夹断后，夹断后，即使即使vDS 继续增继续增加，加，iD仍呈恒

5、流仍呈恒流特性。特性。vDSPNNgsdvGSiD当当vDS较大时，靠近较大时，靠近d区的导电沟道变窄。区的导电沟道变窄。TDSGSGDVvvvTGSDSVvv当当vDS不太大时，导不太大时，导电沟道在两个电沟道在两个N区间区间是均匀的。是均匀的。iD/mAvDS/V4.5V5V4VvGS=5.5V3.5V3V 0 5 10 15 20 25T TG GS SD DS SV Vv vv vT TG GS SD DS ST TG GS SV Vv vv vV Vv v可可变变电电阻阻区区iD同时受同时受vGS和和vDS的控制的控制饱饱和和区区T TG GS SD DS ST TG GS SV V

6、v vv vV Vv vT TG GS SV Vv v截止区截止区iD受受vGS控制，几控制，几乎不受乎不受vDS的控制的控制三、三、NEMOSFET的输出特性曲线的输出特性曲线转移特性曲线转移特性曲线VT=3ViD/mAv DS/V4.5V5V4VvGS=5.5V3.5V3V 0 5 10 15 20 250 1 2 3 4 5iD/mAv GS/VV DS=10V四、四、NEMOSFET的转移特性曲线的转移特性曲线2)(TGSnDVVKI耗尽型的耗尽型的MOS管管vGS=0时就有导电沟道时就有导电沟道，加反向电压，加反向电压才能夹断。才能夹断。转移特性曲线转移特性曲线iD0vGSVPiDv

7、 DS0-0.5V0V-1VvGS=0.5V输出特性曲线输出特性曲线-1.5V 5 10 15 20-1.8V5.1.2 NDMOSFET的特性曲线的特性曲线NPPgsdgsdB5.1.3 PEMOSFETVT=-1.5VvGS/V-4 -3 -2 -1 0 1iD/mAiD/mAv DS/V-3V-3.5V-2.5VvGS=-4V-2V-1.5V 0 5 10 15 205.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数1、开启电压、开启电压VT（增强型（增强型MOS）当当vDS为某一个固定值使为某一个固定值使iD等于一微小电流时，栅源等于一微小电流时，栅源间的电压为间的电压为VT。一、直流参数一

8、、直流参数2、夹断电压、夹断电压VP（耗尽型（耗尽型FET）当当vDS为某一个固定值使为某一个固定值使iD等于一微小电流时，栅源之等于一微小电流时，栅源之间所加的电压称为夹断电压间所加的电压称为夹断电压VP。3、饱和漏极电流、饱和漏极电流IDSS（耗尽型（耗尽型FET）在在vGS=0的情况下，当的情况下，当 时的漏极电流。时的漏极电流。PDSVv4、直流输入电阻、直流输入电阻RGS在漏源之间短路的条件下，栅源之间加一定电压时的在漏源之间短路的条件下，栅源之间加一定电压时的栅源直流电阻就是直流输入电阻栅源直流电阻就是直流输入电阻RGS。MOSFET的主要参数的主要参数1、输入电阻、输入电阻rds表明了表明了vDS对对iD的影响。是输出特性某一点上切线斜的影响。是输出特性某一点上切线斜率的倒数。率的倒数。二、交流参数二、交流参数2、低频互导、低频互导gm当当vDS等于常数时，漏极电流的微变量和引起这个变等于常数时，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压的微变量之比成为互导