高二物理竞赛课件场效应管

场效应管

场效应管场效应管用FET表示（FieldEffectTransistor）。具有输入电阻高、热稳定性好、工艺简单、易于集成等优点。

绝缘栅型IGFET(或MOS)（InsultedGateType）

增强型MOS（Enhancement）

耗尽型MOS（Depletion）

结型JFET（JunctionType）

本质上是耗尽型，分为N沟道和P沟道。场效应管分类：Metal-Oxide-SemiconductorN沟道P沟道N沟道P沟道一、绝缘栅场效应管（IGFET）

NMOS增强型

在P型衬底上加2个N+区，P型表面加SiO2绝缘层，在N+区加铝金属电极。MOS管的栅极与其它电极被SiO2绝缘层隔开了，所以称为绝缘栅，栅极输入电阻近似为，iG≈0

。s：Source源极d：Drain漏极g：Gate栅极B：Base衬底衬底引线箭头由P指向NiGMetal-Oxide-SemiconductoriDvGS=0,vDS较小：s、d之间没有导电沟道(漏源间只是两个“背向”串联的PN结)，所以d-s间呈现高阻，iD≈0。当vGS＞0，栅极与衬底之间产生一个垂直电场(方向为由栅极指向衬底),P型区空穴向下移动，表面形成耗尽层当vGS增强到足够大：耗尽层下移，漏-源之间的P型硅表面感应出电子层(反型层)使两个N+区连通，形成N型导电沟道。绝缘层与耗尽层之间形成一个N型薄区（反型层）。sdB正常工作时，B和s通常接在一起耗尽层反型层vGS>0,vDS=0时示意图增强型MOS管工作原理(以NMOS为例）当vGS＝0时没有导电沟道，而当vGS

增强到＞VT时才形成沟道，所以称为增强型MOS管。并且vGS越大，导电沟道越厚，等效电阻越小，iD越大。开始形成导电沟道所需的最小电压称为开启电压VGS(th)(习惯上常表示为VT)。vGS＞VT时，vGS对iD的控制作用

vGS将在栅极与衬底之间产生一个垂直电场(方向为由栅极指向衬底)，它使漏-源之间的P型硅表面感应出电子层(反型层)使两个N+区连通，形成N型导电沟道。d、s间呈低阻，所以在vDS的作用下产生一定的漏极电流iD。耗尽层反型层vGS>0,vDS=0时示意图漏-源电压vDS影响：由于沟道电阻的存在，iD沿沟道方向所产生的电压降使沟道上的电场产生不均匀分布。近s端电压差较高，为vGS；近d端电压差较低，为vGD＝vGS-vDS，所以沟道呈楔形分布。vGS＞VT且为定值时，vDS对iD的影响

当vDS较小时：vDS对导电沟道的影响不大，沟道主要受vGS控制，所以在为定值时，沟道电阻保持不变，iD随vDS

增加而线性增加。当vDS增加到vGS-vDS＝VT时（即vDS＝vGS-VT）：漏端沟道消失，称为“预夹断”。当vDS再增加时（即vDS＞vGS-VT）：iD将不再增加，趋向饱和。因为vDS再增加时，近漏端上的预夹断点向s极延伸，使vDS的增加部分降落在预夹断区，以维持iD的大小。表示漏极电流iD与漏-源电压vDS之间的关系(1)输出特性(漏极特性)

可变电阻区放大区(恒流区、饱和区)

截止区(夹断区)特性与三极管相似，分为3个工作区，但工作区的作用有所不同。伏安特性与电流方程+vDS-iG+vGS-iD管子导通，但尚未预夹断，即满足的条件为：

可变电阻区iD不仅受vGS的控制，而且随vDS增大而线性增大。vGS一定时，沟道厚度一定，漏源电阻几乎为常数RDS

。又称恒流区、饱和区。条件是：

放大区VDS较大时，沟道出现锲型，予夹断后，iD与vDS几乎无关，表现为较好的恒流特性。

夹断区又称截止区。指管子未导通(vGS＜VT

)时的状态。放大区和可变电阻区的过渡点是不明显的予夹断轨迹：(2)增强型NMOS管的转移特性在一定vDS下，栅-源电压vGS与漏极电流iD之间的关系IDO是vGS