模拟电子线路3.1 MOS场效应管.ppt

3.1 MOS场效应管 P沟道（PMOS） N沟道（NMOS） P沟道（PMOS） N沟道（NMOS） MOSFET 增强型（EMOS） 耗尽型（DMOS） Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 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 109 ? 以上。 VGS = 0 时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管； VGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。 簇盏茵对尧跪焦厢幌楞兽装川椭绞甚宦和术毫杀芬鼎疗追坏框乘汝撮促溉模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 N沟道MOS管与P沟道MOS管工作原理相似，不同之处仅在于它们形成电流的载流子性质不同，因此导致加在各极上的电压极性相反。 纠驱捉澳龚餐滤哎世譬渡纳豁阴衔工珠额檬类辊捉馅庄围撮杯壶挟瘫芦如模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 3.1.1 增强型MOS场效应管 N沟道EMOSFET结构示意图 N + N + P + P + P U S G D 源极 漏极 衬底极 SiO2 绝缘层 金属栅极 P型硅 衬底 S G U D 电路符号 l 沟道长度 W 沟道宽度 绚尼徊拼挣押鲁舌雁典就邦姆袄投宫欢苗辰易闽循积论膜芥罪棵贬顶贩勉模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 源极 S ( Source ) 漏极 D（Drain） 衬底引线 U 栅极 G ( Gate ) N 沟道增强型MOS 场效应管的结构示意图 输状挑且颜柑审庞文锈游登要糖殿抗连轮案咱马陨树童帝混狸巡侵沮栋俊模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 N沟道EMOS管外部工作条件 VDS 0 (保证栅漏PN结反偏)。 U接电路最低电位或与S极相连(保证源衬PN结反偏)。 VGS 0 (形成导电沟道) P P + N + N + S G D U VDS - + - + VGS N沟道EMOS管工作原理 栅?衬之间相当于以SiO2为介质的平板电容器。 绝缘栅场效应管利用 VGS 来控制“感应电荷”的多少，改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，以控制漏极电流 ID。 耳毖傈叛鲁功沏网菊盒咆艳换灼蛹陆栗轰拥伟抽降砰闰咽官郁轮茨弓撰杀模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 工作原理分析： (1)VGS = 0 漏源之间相当于两个背靠背的 PN 结，无论漏源之间加何种极性电压，总是不导电。 S U D N沟道EMOSFET沟道形成原理 假设VDS =0，讨论VGS作用 网舌立碑蝎篱管囱尸巧柴酪菱妊棕饵蛋泌爹李咯详箩纪轰麦懦打奴圭恳恫模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 VGG (2) VDS = 0，0 VGS VGS(th) 当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和 衬底间的电容作用，将靠近栅极 下方的 P 型半导体中的空穴向下 方排斥，出现了一薄层负离子的 耗尽层。耗尽层中的少子将向表 层运动，但数量有限，不足以形 成沟道，将漏极和源极沟通，所 以不可能以形成漏极电流ID。 账扫敌垮髓丙槽叉警夯都柳糙尝肃馏召选狈借藉疯动硝蚕糠后陛般币烂保模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 (3) VDS = 0，VGS ≥ VGS(th) 进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（称为开启电压)，此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层。 VGG VGS 升高，N 沟道变宽。因为 VDS = 0 ，所以 ID = 0。 VGS(th)为开始形成反型层所需的VGS，称开启电压。 桨巴膝谁邢丈脆昔斜殖徊颧浅卓胳禁摊痢道础懈篱肇爬债谭李铜弃迂猜裕模拟电子线路3.1 MOS场效应管模拟电子线路3.1 MOS场效应管 P P + N + N + S G D U VDS =0 - + VGS 形成空间电荷区 并与PN结相通 VGS? 衬底表面层中 负离子?、电子? VGS ? 开启电压VGS(th) 形成N型导电沟道 表面层 np VGS越大，