单极型三极管

01MOS管的基本结构MOS管的工作原理及注意事项02单极型三极管单极型三极管单极型三极管只有一种载流子（多数载流子）参与导电而命名之。单极型三极管又是利用电场控制半导体中载流子运动的一种有源器件，因此又称之为场效应管。目前场效应管应用得最多的是以二氧化硅作为绝缘介质的金属—氧化物—半导体绝缘栅型场效应管，这种场效应管简称为CMOS管。与双极型晶体管相比，单极型三极管除了具有双极型晶体管体积小、重量轻、寿命长等优点外，还具有输入阻抗高、动态范围大、热稳定性能好、抗辐射能力强、制造工艺简单、便于集成等优点。近年来场效应管的发展得非常迅速，很多场合取代了双极型晶体管，特别时大规模集成电路，大都由场效应管构成。01MOS管的基本结构根据场效应管结构和工作原理的不同，一般可分为两大类：结型场效应管和绝缘栅场效应管。MOS管的基本结构结型场效应N沟道管结构图及电路图符号结型场效应P沟道管结构图及电路图符号

绝缘栅型场效应管中，目前常用的是以二氧化硅SiO2作为金属铝栅极和半导体之间的绝缘层，简称MOS管。它有N沟道和P沟道两类，而每一类又分增强型和耗尽型两种。所谓增强型就是UGS＝0时，漏源之间没有导电沟道，即使在漏源之间加上一定范围内的电压，也没有漏极电流；反之，在UGS=0时，漏源之间存在有导电沟道的称为耗尽型。MOS管的基本结构左图是N沟道增强型MOS管的结构图：一块杂质浓度较低的P型硅片作为衬底B，在其中扩散两个N+区作为电极，分别称为源极S和漏极D。半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅（SiO2）绝缘层，在漏源极间的绝缘层上再制造一层金属铝，称为栅极G。这就构成了一个N沟道增强型MOS管。显然它的栅极与其它电极间是绝缘的。02MOS管的工作原理及注意事项怎样才能产生导电沟道呢？在G、S间加正电压，即栅极、衬底间加UGS（与源极连在一起），由于二氧化硅绝缘层的存在，故没有电流。但是金属栅极被充电而聚集正电荷。

P型衬底中的多子空穴被正电荷构成的电场排斥向下运动，在表面留下带负电的受主离子，形成耗尽层。随着G、S间正电压的增加，耗尽层加宽。

当UGS增大到一定值时，衬底中的少子电子被正电荷吸引到表面，在耗尽层和绝缘层之间形成了一个N型薄层，这个反型层构成了漏源之间的导电沟道，这时的UGS称为开启电压UT。UGS继续增加，衬底表面感应电子增多，导电沟道加宽，但耗尽层的宽度却不再变化。即用UGS的大小可以控制导电沟道的宽度。MOS管的工作原理及注意事项MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)，且N沟道增强型MOS管不存在原始沟道。因此，当UGS=0

时，增强型MOS管的漏源之间相当于有两个背靠背的PN结，所以即使在D、S间加上电压，无论UDD的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，因此场效应管不能导通，ID=0。PＮ＋结

UDD

－＋P型硅衬底PDSGN＋N＋PＮ＋结UGS++++++++耗尽层导电沟道

N沟道增强型MOS管图符号

P沟道增强型MOS管图符号

MOS管的工作原理及注意事项MOS管输出电流受输入电压控制的特性由上述分析可知，N沟道增强型MOS管在UGS＜UT时，导电沟道不能形成，ID=0，这时管子处于截止状态；当UGS=UT时，导电沟道开始形成，此时若在漏源极间加正向电压UDD，就会有漏极电流ID产生，管子开始导通；UGS>UT时，随着UGS的增大，导电沟道逐渐变宽，沟道电阻渐小，漏极电流ID渐大。这种漏极电流ID随栅极电位UGS的变化而变化的关系，称为MOS管的压控特性。MOS管使用注意事项P衬底应接低电位，N衬底应接高电位；当源极电位很高或很低时，应与衬底相连。通常漏极和源极可以互换，若出厂时源极和衬底相连，应注意漏、源极则不能对调MOS管的栅源电压不能接反，但可在开路状态下保存。MOS管的衬底应与电路中最低电位相连。应特别注意：MOS在不使用时栅极不能悬空，务必将各电极短接！焊接MOS管时，应断电后再焊。显然，MOS管是一种受电压控制的电流放大部件。

MOS管的工作原理及注意事项单极型晶体管和双极型晶体管的性能比较场效应管的源极S、栅极G、漏极D分别对应于晶体管的发射极e、基极b、集电极c，它们的作用相似。场效应管是电压控制电流器件，场效应管栅极基本上不取电流，而晶体管工作时基极总要取一定的电流。所以在只允许从信号源取极小量电流的情况下，应该选用场效应管；而在允许取一定量电流时，选用晶体管进行放大可以得到比场效应管较高的电压放大倍数。场效应管是多子导电，而晶体管则是既利用多子，又利用少子。由于少子的浓度易受温度、辐射等外界条件的影响，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。在环境条件（温度等）变化比较剧烈的情况下，选用场效应管比较合适。场效应管的源极和衬底通常是连在一起时，源极和漏极可以互换使用，耗尽型绝缘栅型管的栅极电压可正可负，灵活性比晶体管强；而晶体管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，值将减小很多。与双极型晶体管相比，场效应管的噪声系数较小，所以在低噪声放大器的前级通常选用场效应管，也可以选特制的低噪声晶体管。但总的来说，当信噪比是主要矛盾时，还应选用场效应管。场效应管和晶体管都可以