MOSFET场效应管(new).ppt

4.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 4.2 MOSFET放大电路 场效应管 BJT是一种电流控制器件(iB~ iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。 场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。 FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。 P沟道 耗尽型 P沟道 P沟道 N沟道 增强型 N沟道 N沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在 增强型：场效应管在加偏置电压时，才有导电沟道 场效应管的分类： 4.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 4.1.1 N沟道增强型MOSFET 4.1.5 MOSFET的主要参数 4.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 4.1.3 P沟道MOSFET 4.1.4 沟道长度调制效应 4.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 4.1.1 N沟道增强型MOSFET 结构 工作原理 V-I 特性曲线及大信号特性方程 4.1.1 N沟道增强型MOSFET 1. 结构 L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W L 2. 工作原理 ① vGS≤0 ② 0vGS VT ③ vGS VT (1) 栅源电压vGS的控制作用 VT 称为开启电压 无导电沟道， d、s间加电压时，也无电流产生。 产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。 在电场作用下产生导电沟道(强反型)，d、s间加电压后，将有电流产生。 vGS越大，导电沟道越厚 (2) 漏源电压vDS对漏极电流id的控制作用 当vGS＞vT，且为某一固定值时，分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。 ① vDS=0时， iD=0。 ② vDS ↑→iD↑；靠近漏极d处电位升高,电场强度减小,沟道变薄, 整个沟道呈楔形分布 ③ 当vDS增加到使vGD＝vGS－vDS＝vT时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。 ④ vDS再↑ ，预夹断区加长，沟道电阻↑， iD基本不变。 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ① 截止区 ② 可变电阻区 (vDS≤vGS-vT) ?n ：反型层中电子迁移率 Cox ：栅氧化层单位面积电容 本征电导因子 其中 Kn 电导常数，单位：mA/V2 -- Sah Equation ③ 饱和区 （恒流区又称放大区） vGS VT ，且vDS≥（vGS－VT） 是vGS＝2VT时的iD V-I 特性： 可变电阻区和饱和区 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （2）转移特性 4.1.2 N沟道耗尽型MOSFET(自学) 1. 结构和工作原理（N沟道） 二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流 4.1.2 N沟道耗尽型MOSFET(自学) 2. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （N沟道增强型） 4.1.3 P沟道MOSFET 增强型转移特性曲线 增强型输出特性曲线 4.1.4 沟道长度调制效应 实际上饱和区的曲线并不是平坦的 L的单位为?m 当不考虑沟道调制效应时，?＝0，曲线是平坦的。 修正后 4.1.5 MOSFET的主要参数 一、直流参数 NMOS增强型 1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ） 二、交流参数 1. 输出电阻rds 当不考虑沟道调制效应时，?＝0，rds→∞ 4.1.5 MOSFET的主要参数 2. 低频互导gm 二、交流参数 考虑到 则 其中 4.1.5 MOSFET的主要参数 end 三、极限参数 1. 最大漏极电流IDM 2. 最大耗散功率PDM 3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS Now careful…