高二物理竞赛课件耗尽型MOSFET的输出特性和转移特性

耗尽型MOSFET的输出特性和转移特性曲线

耗尽型MOSFET的输出特性和转移特性曲线UDG=-UGS(off)UGS=UGS(off)UGS=9V6V3V0V-3VuDS/ViD/mA051015201234恒流区可变电阻区击穿区截止区N沟道耗尽型MOSFET3V0V-3V-6VUGS=-9ViD/mAuDS/VUGS=UGS(off)击穿区恒流区可变电阻区-5-10-15-200-1-2-3-4UDG=-UGS(off)截止区P沟道耗尽型MOSFET耗尽型MOSFET的输出特性1、工作原理(增强型MOSFET)UGS=0，两PN结相反，虽然有漏极电压UDS，但ID=0UGS↑，且足够大时，衬底表面形成反型层P→N，产生导电沟道,ID>0,，此时的UGS称为开启电压UGS(th)。P衬底N+N+DGS+-UGSUDSIDP衬底N+N+DGSUGSUDSIDN+N+DGSUGSUDSIDUGS↑↑

，沟道变宽，ID增大，UGS(th)对ID控制作用

UGS控制漏极电流ID。栅极电流IG=0(存在绝缘层)，输入阻抗极大，源极电流IG和漏极电流ID相等，反偏的PN结IB=0。2、特性曲线a、输出曲线输出曲线分为三个区：可变电阻区、恒流区和击穿区。P沟道增强型MOSFET-3V-4V-5V-6VUGS=-7ViD/mAuDS/VUGS=UGS(th)击穿区恒流区可变电阻区-5-10-15-200-1-2-3-4UDG=-UGS(th)截止区UDG=-UGS(th)UGS=UGS(th)UGS=7V6V5V4V3VuDS/ViD/mA051015201234恒流区可变电阻区击穿区N沟道增强型MOSFET截止区1)、恒流区

当|uGS|>|UGS(th)|，且|uDG|<|UGS(th)|时，工作点进入恒流流区，恒流区内uGS对iD的控制能力很强，而uDS对iD的控制能力弱（原因：导电沟道产生了预夹断）。厄尔利电压点UA：恒流区内各UGS曲线延长线的相交点。N沟道增强型MOSFETP衬底N+N+DGSUGSUDSIDN沟道增强型MOSFET厄尔利电压定义沟道调制系数为：

当|uGS|>|UGS(th)|而|uDG|>|UGS(th)|时，工作点进入可变电阻区。uDS的变化明显改变iD的大小。交流输出电阻rDS随着uGS的增大而减小。3)、截止区|uGS|<|uGS(th)|，导电沟道尚未形成，iD=0。2)、可变电阻区b、转移特性曲线(N沟道增强型MOSFET)增强型MOSFET在恒流区内，iD与UGS呈平方律关系。(N沟道增强型MOSFET)N沟道增强型MOSFET的转移特性uGS/ViD/mA024681234uGS（th）uGS/ViD/mA0-2-4-6-81234uGS（th）P沟道增强型MOSFET的转移特性μn为沟道电子运动的迁移率；Cox为单位面积栅极电容；W和L分别为导电沟道宽度和长度，W/L为宽长比。考虑uDS对iD的微弱作用，则为：表示uGS=0时的漏极电流耗尽型MOSFET在恒流区内的电流方程为：N沟道耗尽型MOSFETuGS/ViD/mA03691234uGS（0ff）-6-3uGS/ViD/mA036-9uGS（0ff）-6-3-3-2-4-1耗尽型MOSFET的转移特性三、各种场效应管的比较及其与晶体管的比较1、各种场效应管的电路符号JFET型N沟道P沟道MOSFET增强型耗尽型2、各种场效应管的特性曲线uGS0IDSS耗尽型N沟增强型N沟MOSJFETN沟道UGS(off)JFETP沟道UGS(off)UGS(th)UGS(th)耗尽型P沟道增强型MOSP沟道iDID0ID0输出特性转移特性增强MOSFETP沟道uDSiD0可变电阻区01234560123­1­2­3­3­4­5­6­7­8­9JFETP沟道耗尽­3­4­5­60­1­20123­1­2­33456789JFETN沟道耗尽增强UGSMOSFETN沟道UGS3、场效应管和晶体管的比较b、晶体管中导电主要靠基区中非平衡少子的扩散运动，导电能力易受外界因素（如温度）影响。场效应管只依靠多子的漂移运动导电，导电能力不易受环境影响。c、场效应管的漏极和源极结构对称，可互换。晶体管中发射区和集电区是同型的半导体，但二者不能互换。a、输入电阻：晶体管处于饱和或放大状态，存在一定的基极电