第一章电路和电路元件(下)选读.ppt

1：EMITTER 2： BASE 3：COLLECTOR * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 场效应管是利用电场效应来控制半导体中的载流子，使流过半导体内的电流大小随电场强弱的改变而变化的电压控制电流的放大器件。其英文名称为：Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor，缩写为MOSFET 场效应管是的外型与晶体管（三极管）相似，但它除了具有三极管的一切优点以外，还具有如下特点： * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 栅极 P型硅衬底 源极 漏极 衬底 结构图 它是以—块掺杂浓度较低的P型硅半导体作为衬底、利用扩散的方法在其上形成两个高掺杂的N+型区，同时在P型硅表面生成一层二氧化硅绝缘层。并用 金属导线引出三个电极，分别作为源极(S)、漏极(D)和栅极（G）。 S 源极 B 衬底 D 漏极 G 栅极 符号图 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 基本上不需要信号源提供电流 输入阻抗很高（可达109~1015?） 受温度和辐射等外界因素影响小，制造工艺简单、便于集成化等； 只有多数载流子参与导电，所以又称其为单极性晶体管 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 场效应管的分类 按封装形式分：塑料封装和金属封装 按功率大小分：小功率、中功率和大功率 按频率特性分：低频管、中频管和高频管 按结构特点分：结型（JFET）和绝缘栅型（IGFET） 按导电沟道的不同还可分为：N沟道和P沟道，而绝缘栅型又可细分为N沟道增强型和耗尽型，P沟道增强型和耗尽型两种。 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 N沟道增强型绝缘栅场效应管结构及符号 它是以—块掺杂浓度较低的P型硅半导体作为衬底、利用扩散的方法在其上形成两个高掺杂的N+型区，同时在P型硅表面生成一层二氧化硅绝缘层。并用 金属导线引出三个电极，分别作为源极(S)、漏极(D)和栅极（G）。 栅极 P型硅衬底 源极 漏极 衬底 结构图 S 源极 B 衬底 D 漏极 G 栅极 符号图 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 绝缘栅场效应管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理 1.UGS=0时，没有导电沟道 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 当栅源短路(即栅源电压UGS=0时，源区(N+型)、衬底(P型)和漏区(N+型)形成两个背靠背约PN结，不管ED的极性如何，其中总有一个PN结是反偏。如果源极S与衬底相连接地，漏极接电源的正极，那么漏极与衬底之间的PN结果也是反偏的，所以漏源之间没有形成导电沟道，因此漏极电流ID=0(相当于漏源之间的电阻很大)。 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 当栅源之间加反向电压(栅极接正极，源极接负极)，则栅极(铝层)和P型硅片相当于以二氧化硅为介质的平行板电容器，在栅源电压作用下，产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。 2.UGSUGS（th）时，出现N沟道 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 由于绝缘层很薄，即使只有几伏的栅源电压ED也可产生高达105~106V/cm数量级的电场，这个电场是排斥空穴而吸引电子的，因此，在该电场的作用下，它排斥P型硅片靠近栅极一侧的多数载流子(空穴)，而少数载流子(电子)却受到电场力吸引，汇集到表面层中来。 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 当栅源电压UGS达到一定数值时。这些电子在栅极附近的P型硅片表面形成一个N型薄层，将漏极和源极沟通，称为N沟道。由于此沟道是由栅源电压感应产生的，所以又称为感生沟通，如图所示。另一方面，由于它与P型衬底型别相反，所以，又称它为反型层。显然，栅源电压愈强，感生沟道（反型层）愈厚，沟道电阻愈小。这种在UGS=0时没有导电沟道，而必须依靠栅源电压才能形成感生沟道的场效应管，称为增强型绝缘栅场效应管。 * §1.4 　电子器件 §1.4.6 　绝缘栅型场效应晶体管-结构工作原理 一旦出现了感生沟道，原来被P型衬底隔开的两个N+型区(源极和漏极)，就被感生沟道连在一起了。因此，在漏源电压的作用下，将有漏极电流ID产生。一般把在漏源电压作用下开始导电的栅源电