第二讲 绝缘栅型场效应管讲解

一、增强型场效应管

第二讲绝缘栅型场效应管二、耗尽型场效应管

三、场效应管的主要参数、使用注意事项四、场效应管和三极管的特点比较绝缘栅型场效应管MOSFEMetal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称MOS场效应管。特点：输入电阻可达1010(有资料介绍可达1014）以上。类型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型UGS=0时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；UGS=0时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。绝缘栅场效应管也有N沟道和P沟道两种，每一种又分为增强型和耗尽型两种。下面以N沟道增强型MOS场效管为例，来说明它的工作原理。(1)结构与电路符号P型衬底(掺杂浓度低)用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层用金属铝引出源极S和漏极D在绝缘层上喷金属铝引出栅极GBS-源极SourceG-

栅极Gate

D-漏极DrainSGD衬底耗尽层（a）增强型NMOSFET的结构;（b）N型MOS的电路符号;（c）P型MOS的电路符号SGD衬底N+N+（a）（b）（c）箭头方向是表示由P（衬底）指向N（沟道），符号中的断线表示当uGS＝0时，导电沟道不存在。一、增强型场效应管

(2)增强型NMOS管的工作原理衬底引线A、当uGS=0v，如图所,NMOS管相当于在N与P衬底之间形成两个背靠背串联的PN结，所以iD=0耗尽层(2)增强型NMOS管的工作原理耗尽层B、加正的uGS如图所示ⅰ）加UGs正电压后，在g与衬底之间产生纵向电场，→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层ⅱ）增加UGs

纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道.

ⅱi）加外加电压uDS，产生漏极电流iD。在刚刚产生iD时所对应的UGS称为开启电压，记为UGS(th)

。N型反型层UGS增大→电场增强→沟道加宽→ID增大；UGS减小→ID减小．电压UGS控制漏极电流ID。开始无导电沟道，当在UGSUT时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管N沟道耗尽型MOS场效应管与N沟道增强型MOS场效管工作原理类似,不同点在于：只不过在uGS＝0时，已经有了导电沟道。也就是在uGS＝0时，在外加UDs的作用下已经可以产生漏极电流iD。耗尽型NMOS管的结构如图：箭头方向是表示由P（衬底）指向N（沟道），符号中的实线表示零栅压时，管子已有导电沟道。P型衬底(掺杂浓度低)BSG耗尽层N+N+（a）Dsgd衬底sgd衬底(3)之所以称为耗尽型,是因为当UGS为负,将使沟道中感应电荷减少(即耗尽的意思),从而使iD减少).耗尽型MOS场效应管也有夹断电压UGS(off)和漏极饱和电流IDSS的概念。(1)在制造管子中，已经在SiO绝缘层中掺入大量的正离子，在uGS＝0时，可以吸引自由电子，形成反型层—N沟道，加上UDD时，可以产生iD(2)当uGS

减少(为负)，iD减少.当uGS增加(为正)，iD增加.所以耗尽型MOS管可以负栅压、零栅压和正栅压下工作。二、耗尽型场效应管

通过调节UGS的大小来控制时ID，实现放大作用。UGS值可负，可正，可零。1.开启电压UT

栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。2.夹断电压UP

当uGS=UP时,漏极电流为零。

3.饱和漏极电流IDSS

当uGS=0时所对应的漏极电流。4.输入电阻RGS

结型场效应管:RGS大于107ΩMOS场效应管:RGS可达109～1015Ω。5.低频跨导gm

UDS一定时，漏极电流的变化量与栅源电压变化量的比值。反映了栅压对漏极电流的控制作用。单位是mS(毫西门子)。

三、场效应管的主要参数、使用注意事项场效应管使用注意事项（1）不要使栅极悬空，即使不用时，也要用金属导线将三个电极短接起来。焊接时，应把电烙铁断开电源后再行焊接，以免感应击穿栅极。（2）结型场效应管栅压不能接反，否则PN结正偏，栅流过大，使管子损坏。（3）可以用万用表测结型场效应管的PN结正、反电阻，但绝缘栅管不能用万用表直接去测三个电极,应该用接地良好的专门仪器才能测试管子的好坏。（4）场效应管S和D极可以互换使用，但有些产品出厂时，已把S极和衬底连在一起，这时D、S就不能互换。四、场效应管和三极管的特点比较小结1.场效应管种类很多，主要有结型和绝缘栅场效应管结型有N沟道和P沟道两种，N沟道在UGS<0下工作，P沟道在UGS>0下工作绝缘栅场效应管有N沟道增强型、